Telescopios

Royal Greenwich Observatory

Cuaderno de Información No. 11: 'Telescopios'.
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Telescopios:

Comúnmente usamos un telescopio o unos binoculares cuando queremos ver algo que está lejos con mayor detalle. El tamaño del telescopio que usemos determina cuánto detalle podemos ver con él, y qué tan brillante se ve la imagen. Los telescopios astronómicos se usan básicamente para hacer estas mismas dos cosas. Son grandes para que puedan recolectar mucha de la luz de una estrella tenue o galaxia, y para que su resolución, la habilidad de ver pequeños detalles, sea tan buena como sea posible.

El Refractor:

La mayoría de los telescopios comunes, y de los binoculares, usan lentes para recolectar la luz que vemos a través de un ocular. Los telescopios astronómicos que usan lentes en esta forma son llamados Telescopios Refractores, porque el lente objetivo (en la punta más lejana al ojo) refracta la luz hacia el foco, donde es aumentada por el ocular.

Actualmente los astrónomos no utilizan mucho los refractores, debido a que si queremos recolectar mucha luz de un objeto tenue, necesitaríamos un lente objetivo muy grande. La única forma de soportar un lente es alrededor de su borde. La fuerza de la gravedad deformaría el lente de su aspecto de diseño al mover el telescopio. El mayor refractor en el Mundo es el Refractor Yerkes de 40 pulgadas, cerca de Chicago en los Estados Unidos. El mayor en las Islas Británicas, es el 28 pulgadas del Antiguo Observatorio de Greenwich.

El Reflector: [Newtoniano Clásico]

Los problemas inherentes al soporte del lente en un refractor, y las pérdidas de luz debido a su paso a través de gruesas piezas de vidrio, son superados en el telescopio reflector, usando un espejo [parabólico] en lugar de un lente para recolectar la luz. El espejo de un reflector está en el fondo del tubo del telescopio. Consiste de un bastante grueso, y rígido, disco de vidrio, cuya superficie superior ha sido precisamente desbastada y pulida para reflejar toda la luz que llegue a ella, hacia un foco cerca del extremo superior del tubo del telescopio. Este espejo puede ser soportado, no sólo por sus bordes, sino sobre toda su superficie posterior. La superficie superior se hace altamente reflectante al evaporarle, al vacío, una delgada capa de aluminio.

El Cassegrain Clásico:

En el telescopio Cassegrain clásico, el espejo primario tiene una forma parabólica. Esto lleva la luz de cualquier objeto en el campo del telescopio a un foco cerca de la parte superior del tubo, llamado el foco primario. Esto se usa en los grandes telescopios para tomar fotografías de pequeñas áreas del cielo. Esto acostumbraba a hacerse con placas fotográficas, pero estas están siendo rápidamente reemplazadas por detectores más eficientes tipo televisión, llamados CCDs.

Debido a que cualquier instrumento en el foco primario, obstruiría la luz en su camino hacia el espejo primario, no podemos colocar allí grandes instrumentos. En su lugar, colocamos un espejo menor, curvo, llamado espejo secundario, justo adentro del foco primario del telescopio, donde refleja la luz de nuevo por el tubo del telescopio, y a través de un agujero en el centro del espejo primario, hacia un foco justo detrás de éste, llamado el foco Cassegrain. Instrumentos grandes, como un espectrógrafo, pueden ser colocados allí.

Desafortunadamente, el campo visual del telescopio Cassegrain clásico es bastante pequeño. Este problema puede ser resuelto colocando un complejo lente, una "placa correctora", dentro del haz de luz, y cambiando el diseño clásico alterando la curvatura del espejo primario [telescopio Schmidt-Cassegrain].

[El telescopio Maksutov es similar al Schmidt-Cassegrain, pero con espejo y placa correctora esféricos]

[El telescopio Ritchey-Chrétien es similar al Schmidt-Cassegrain, pero con un espejo primario hiperbólico]

El Telescopio Schmidt:

Para fotografiar grandes áreas del cielo, el espejo primario se hace con una curvatura esférica y se coloca una "placa correctora" asférica en el extremo superior del tubo del telescopio.
Hay tres grandes telescopios Schmidt en el Mundo, con campos de cerca de 6° de diámetro (el diámetro aparente de la Luna en el cielo es de medio grado). El más antiguo de ellos es el Schmidt de Palomar (que no debe confundirse con el 200 pulgadas de Palomar), y los otros dos son, el ESO Schmidt en Chile y el Schmidt del Reino Unido, en Australia. Estos han sido utilizados para producir cartas fotográficas de todo el cielo.

Radio Telescopios:

La mayoría de los radio telescopios trabajan de la misma forma que un telescopio refractor óptico, a excepción de que el espejo está hecho de metal, el cual refleja las ondas de radio hacia un detector en el foco primario. Algunos radio telescopios son únicos, grandes, y direccionales platos, como el telescopio de Jodrell Bank, otros son usados como arreglos cuyas señales pueden ser encadenadas para actuar como un único, muy grande, telescopio con muy alta resolución. Hay grandes radio telescopios en Jodrell Bank, en Chesire, y en Cambridge.

Monturas de Telescopios:

La montura clásica para un telescopio astronómico tiene un eje paralelo al eje Norte-Sur de la Tierra. A medida que la Tierra rota una vez al día sobre su eje, el telescopio rota en la dirección opuesta, a la misma rata. Es resulta en que el telescopio permanece apuntando hacia una estrella en el cielo mientras ella esté sobre el horizonte. Esta es llamada una Montura Ecuatorial. La construcción de un motor para trabajar a una velocidad constante sobre un eje, con pequeñas correcciones cuando sea necesario, es un problema simple, pero el diseño mecánico de la montura, sin eje vertical, no es sencillo ni barato. Muchas formas diferentes de monturas ecuatoriales han sido diseñadas; el telescopio Northumberland en Cambridge, el Isaac Newton y el Jacobus Kapteyn en las Islas Canarias, todos tienen diferentes tipos de monturas ecuatoriales.

Debido a que actualmente pueden construirse sistemas de guía controlados por computadora, que permiten variar en forma constante las ratas de movimiento usadas por ambos ejes, podemos utilizar las mucho más simples monturas Alt-Azimutales, que tienen un eje vertical y uno horizontal. El telescopio William Herschel en las Islas Canarias tiene ese tipo de montura.

Por qué siempre los astrónomos quieren mayores telescopios?

El tamaño del espejo [o del lente] primario de un telescopio, determina la cantidad de luz que se recibe de un tenue objeto distante. Algunos de los más importantes problemas astronómicos están, hoy en día, en cosmología. Los astrónomos quieren saber cómo las galaxias, y la Vía Láctea, nuestra galaxia, se formaron, cuándo, y por qué. Para intentar resolver problemas como éste, necesitamos poder analizar la luz que llega de los más lejanos y tenues objetos en el cielo. La luz de estos objetos debe entrar en instrumentos acoplados a los telescopios, de modo que pueda ser analizada. Para tales objetos requerimos de telescopios muy grandes.

Observando desde el espacio:

Hemos mencionado los radio telescopios; estos, como los telescopios ópticos, pueden usarse desde el suelo porque la atmósfera transmite esos tipos de radiación.
Sin embargo, hay otras longitudes de onda, que son absorbidas por la atmósfera y no llegan al suelo. Estas incluyen los rayos-X, los ultravioleta, y el infrarrojo lejano. La atmósfera también nos impide ver nítidamente los detalles. Cuando vemos las estrellas en la noche, las vemos titilar. Éste es el efecto de capas en la atmósfera a diferentes temperaturas desviando la luz en diferentes direcciones. Los mismos desvíos afectan a los telescopios, y resultan en que las estrellas aparezcan, no como puntos, sino como glóbulos borrosos. Los astrónomos hacen grandes esfuerzos para colocar sus telescopios en donde la atmósfera sea más estable, pero para obtener los mejores resultados debemos salir de la atmósfera.

El Telescopio Espacial Hubble fue diseñado para darnos excelente resolución, y para trabajar en el ultravioleta. Desafortunadamente, se cometió un error en la construcción de su espejo primario, y no funciona tan bien como debería. A pesar de esto, nos está entregando las mejores imágenes que se hayan visto jamás, y ha cambiado nuestras ideas sobre muchas cosas.
Otros satélites hacen mediciones en el ultravioleta, el infrarrojo, rayos-X, y rayos Gamma. Nos han revelado objetos que no sabíamos que existían, y han resultado en una demanda aún mayor para los grandes telescopios ópticos basados en tierra, para estudiar estos interesantes objetos.

[Nota de ARVAL: Vea El Telescopio Espacial Hubble (HST) en la Galería de ARVAL]

Producido por el Departamento de Servicios de Información del Royal Greenwich Observatory.

PJA Martes Abril 16 15:37:00 GMT 1996

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Actualizada: Septiembre 30 '97, Junio 26 '14

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