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Telescopio

El telescopio reflector Hooker de 100 pulgadas (2,54 m) en el Observatorio Monte Wilson cerca de Los Ángeles, EE. UU., utilizado por Edwin Hubble para medir los desplazamientos al rojo de las galaxias y descubrir la expansión general del universo.

Un telescopio es un dispositivo utilizado para observar objetos distantes mediante su emisión, absorción o reflexión de radiación electromagnética . [1] Originalmente era un instrumento óptico que utilizaba lentes , espejos curvos o una combinación de ambos para observar objetos distantes: un telescopio óptico . Hoy en día, la palabra "telescopio" se define como una amplia gama de instrumentos capaces de detectar diferentes regiones del espectro electromagnético , y en algunos casos otro tipo de detectores.

Los primeros telescopios prácticos conocidos fueron telescopios refractores con lentes de vidrio y fueron inventados en los Países Bajos a principios del siglo XVII. Fueron utilizados tanto para aplicaciones terrestres como para astronomía .

El telescopio reflector , que utiliza espejos para recoger y enfocar la luz, se inventó pocas décadas después del primer telescopio refractor.

En el siglo XX, se inventaron muchos tipos nuevos de telescopios, incluidos los radiotelescopios en la década de 1930 y los telescopios infrarrojos en la década de 1960.

Etimología

La palabra telescopio fue acuñada en 1611 por el matemático griego Giovanni Demisiani para uno de los instrumentos de Galileo Galilei presentado en un banquete en la Accademia dei Lincei . [2] [3] En El Mensajero estrellado , Galileo había utilizado el término latino perspicillum . La raíz de la palabra proviene del griego antiguo τῆλε, tele romanizado 'lejos' y σκοπεῖν, skopein 'mirar o ver'; τηλεσκόπος, teleskopos 'visión lejana'. [4]

Historia

telescopio del siglo XVII

El registro más antiguo existente de un telescopio fue una patente de 1608 presentada al gobierno de los Países Bajos por el fabricante de gafas de Middelburg, Hans Lipperhey, para un telescopio refractor . [5] Se desconoce el inventor real, pero la noticia se extendió por Europa. Galileo se enteró de ello y, en 1609, construyó su propia versión e hizo observaciones telescópicas de los objetos celestes. [6] [7]

La idea de que el objetivo , o elemento captador de luz, pudiera ser un espejo en lugar de una lente se estaba investigando poco después de la invención del telescopio refractor. [8] Las ventajas potenciales del uso de espejos parabólicos (reducción de la aberración esférica y ausencia de aberración cromática ) llevaron a muchos diseños propuestos y varios intentos de construir telescopios reflectores . [9] En 1668, Isaac Newton construyó el primer telescopio reflector práctico, de un diseño que ahora lleva su nombre, el reflector newtoniano . [10]

La invención de la lente acromática en 1733 corrigió parcialmente las aberraciones de color presentes en la lente simple [11] y permitió la construcción de telescopios refractores más cortos y funcionales. [ cita necesaria ] Los telescopios reflectores, aunque no están limitados por los problemas de color observados en los refractores, se vieron obstaculizados por el uso de espejos metálicos de espéculo que se deslustran rápidamente empleados durante el siglo XVIII y principios del XIX, un problema aliviado por la introducción de espejos de vidrio recubiertos de plata en 1857 y espejos aluminizados en 1932. [12] El límite de tamaño físico máximo para los telescopios refractores es aproximadamente 1 metro (39 pulgadas), lo que dicta que la gran mayoría de los grandes telescopios ópticos de investigación construidos desde principios del siglo XX han sido reflectores. Los telescopios reflectores más grandes tienen actualmente objetivos de más de 10 metros (33 pies) y se está trabajando en varios diseños de 30 a 40 m. [13]

El siglo XX también vio el desarrollo de telescopios que funcionaban en una amplia gama de longitudes de onda, desde radio hasta rayos gamma . El primer radiotelescopio construido expresamente entró en funcionamiento en 1937. Desde entonces, se han desarrollado una gran variedad de instrumentos astronómicos complejos.

En el espacio

Dado que la atmósfera es opaca en la mayor parte del espectro electromagnético, sólo se pueden observar unas pocas bandas desde la superficie de la Tierra. Estas bandas son visibles: el infrarrojo cercano y una parte de la parte del espectro de ondas de radio. [14] Por esta razón no existen telescopios terrestres de rayos X ni de infrarrojo lejano, ya que estos deben observarse desde la órbita. Incluso si una longitud de onda es observable desde la Tierra, podría resultar ventajoso colocar un telescopio en un satélite debido a problemas como las nubes, la visión astronómica y la contaminación lumínica . [15]

Las desventajas de lanzar un telescopio espacial incluyen el costo, el tamaño, la mantenibilidad y la capacidad de actualización. [dieciséis]

Algunos ejemplos de telescopios espaciales de la NASA son el Telescopio Espacial Hubble que detecta longitudes de onda de luz visible, ultravioleta e infrarrojo cercano, el Telescopio Espacial Spitzer que detecta radiación infrarroja y el Telescopio Espacial Kepler que descubrió miles de exoplanetas. [17] El último telescopio que se lanzó fue el Telescopio Espacial James Webb el 25 de diciembre de 2021, en Kourou, Guayana Francesa. El telescopio Webb detecta luz infrarroja. [18]

Por espectro electromagnético

Radio, infrarrojos, visibles, ultravioletas, rayos X y rayos gamma.
Seis vistas de la Nebulosa del Cangrejo en diferentes longitudes de onda de luz

El nombre "telescopio" abarca una amplia gama de instrumentos. La mayoría detecta radiación electromagnética , pero existen grandes diferencias en la forma en que los astrónomos deben recolectar la luz (radiación electromagnética) en diferentes bandas de frecuencia.

A medida que las longitudes de onda se hacen más largas, resulta más fácil utilizar la tecnología de antenas para interactuar con la radiación electromagnética (aunque es posible fabricar antenas muy pequeñas). El infrarrojo cercano se puede captar de forma muy parecida a la luz visible; sin embargo, en el rango del infrarrojo lejano y submilimétrico, los telescopios pueden funcionar más como un radiotelescopio. Por ejemplo, el telescopio James Clerk Maxwell observa desde longitudes de onda de 3 μm (0,003 mm) a 2000 μm (2 mm), pero utiliza una antena parabólica de aluminio. [19] Por otro lado, el Telescopio Espacial Spitzer , que observa desde aproximadamente 3 μm (0,003 mm) a 180 μm (0,18 mm), utiliza un espejo (óptica reflectante). También utilizando óptica reflectante, el Telescopio Espacial Hubble con Cámara de Campo Amplio 3 puede observar en el rango de frecuencia de aproximadamente 0,2 μm (0,0002 mm) a 1,7 μm (0,0017 mm) (de luz ultravioleta a infrarroja). [20]

Con fotones de longitudes de onda más cortas, con frecuencias más altas, se utiliza una óptica incidente de refilón, en lugar de una óptica totalmente reflectante. Telescopios como TRACE y SOHO utilizan espejos especiales para reflejar el ultravioleta extremo , produciendo imágenes más brillantes y de mayor resolución que de otro modo serían posibles. Una apertura mayor no sólo significa que se recoge más luz, sino que también permite una resolución angular más fina.

Los telescopios también pueden clasificarse según su ubicación: telescopio terrestre, telescopio espacial o telescopio volador . También pueden clasificarse según sean operados por astrónomos profesionales o astrónomos aficionados . Se llama observatorio a un vehículo o campus permanente que contiene uno o más telescopios u otros instrumentos .

Radio y submilimetro

ver título
Tres radiotelescopios pertenecientes al Atacama Large Millimeter Array

Los radiotelescopios son antenas de radio direccionales que normalmente emplean un plato grande para recolectar ondas de radio. A veces, los platos están construidos con una malla de alambre conductor cuyas aberturas son más pequeñas que la longitud de onda que se observa.

A diferencia de un telescopio óptico, que produce una imagen ampliada de la porción de cielo que se observa, un plato de radiotelescopio tradicional contiene un solo receptor y registra una única señal variable en el tiempo característica de la región observada; esta señal se puede muestrear en varias frecuencias. En algunos diseños de radiotelescopios más nuevos, un solo plato contiene una serie de varios receptores; esto se conoce como matriz de plano focal .

Al recopilar y correlacionar las señales recibidas simultáneamente por varias antenas parabólicas, se pueden calcular imágenes de alta resolución. Estos conjuntos de antenas múltiples se conocen como interferómetros astronómicos y la técnica se llama síntesis de apertura . Las aperturas "virtuales" de estos conjuntos son similares en tamaño a la distancia entre los telescopios. A partir de 2005, el tamaño récord del conjunto es muchas veces el diámetro de la Tierra, utilizando telescopios espaciales de interferometría de línea de base muy larga (VLBI), como el japonés HALCA (Laboratorio altamente avanzado de comunicaciones y astronomía) VSOP (VLBI Space Programa Observatorio) satélite. [21]

Actualmente, la síntesis de apertura también se está aplicando a telescopios ópticos utilizando interferómetros ópticos (conjuntos de telescopios ópticos) e interferometría de enmascaramiento de apertura en telescopios reflectores individuales.

Los radiotelescopios también se utilizan para recoger la radiación de microondas , que tiene la ventaja de poder atravesar la atmósfera y las nubes de gas y polvo interestelares.

Algunos radiotelescopios, como el Allen Telescope Array , son utilizados por programas como SETI [22] y el Observatorio de Arecibo para buscar vida extraterrestre. [23] [24]

Infrarrojo

Luz visible

Telescopio en forma de cúpula con montura de espejo extruido
Uno de los cuatro telescopios auxiliares pertenece al conjunto de Very Large Telescope

Un telescopio óptico capta y enfoca la luz principalmente de la parte visible del espectro electromagnético. [25] Los telescopios ópticos aumentan el tamaño angular aparente de los objetos distantes, así como su brillo aparente . Para que la imagen sea observada, fotografiada, estudiada y enviada a una computadora, los telescopios funcionan empleando uno o más elementos ópticos curvos, generalmente hechos de lentes de vidrio y/o espejos , para recolectar luz y otra radiación electromagnética para traer esa luz o radiación a un punto focal. Los telescopios ópticos se utilizan para la astronomía y en muchos instrumentos no astronómicos, incluidos: teodolitos (incluidos los tránsitos ), telescopios , monoculares , binoculares , lentes de cámaras y catalejos . Hay tres tipos ópticos principales:

Un generador de imágenes Fresnel es una propuesta de diseño ultraligero para un telescopio espacial que utiliza una lente Fresnel para enfocar la luz. [28] [29]

Más allá de estos tipos ópticos básicos, existen muchos subtipos de diferentes diseños ópticos clasificados según la tarea que realizan, como astrógrafos , [30] buscadores de cometas [31] y telescopios solares . [32]

Ultravioleta

La mayor parte de la luz ultravioleta es absorbida por la atmósfera terrestre, por lo que las observaciones en estas longitudes de onda deben realizarse desde la atmósfera superior o desde el espacio. [33] [34]

radiografía

ver título
El espejo de enfoque de rayos X del telescopio Hitomi , que consta de más de doscientascarcasas concéntricas de aluminio.

Los rayos X son mucho más difíciles de recolectar y enfocar que la radiación electromagnética de longitudes de onda más largas. Los telescopios de rayos X pueden utilizar ópticas de rayos X , como los telescopios Wolter , compuestos por espejos "observantes" en forma de anillo hechos de metales pesados ​​que son capaces de reflejar los rayos sólo unos pocos grados . Los espejos suelen ser una sección de una parábola rotada y una hipérbola o elipse . En 1952, Hans Wolter describió tres formas de construir un telescopio utilizando únicamente este tipo de espejo. [35] [36] Ejemplos de observatorios espaciales que utilizan este tipo de telescopio son el Observatorio Einstein , [37] ROSAT , [38] y el Observatorio de rayos X Chandra . [39] [40] En 2012 se lanzó el Telescopio de rayos X NuSTAR , que utiliza la óptica de diseño del telescopio Wolter en el extremo de un largo mástil desplegable para permitir energías de fotones de 79 keV. [41] [42]

Rayo gamma

El Observatorio Compton de Rayos Gamma puesto en órbita por el transbordador espacial en 1991

Los telescopios de rayos X y gamma de mayor energía se abstienen de enfocar por completo y utilizan máscaras de apertura codificadas : los patrones de la sombra que crea la máscara se pueden reconstruir para formar una imagen.

Los telescopios de rayos X y rayos gamma suelen instalarse en globos de alto vuelo [43] [44] o en satélites en órbita terrestre , ya que la atmósfera terrestre es opaca a esta parte del espectro electromagnético. Un ejemplo de este tipo de telescopio es el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi , que se lanzó en junio de 2008. [45] [46]

La detección de rayos gamma de muy alta energía, con longitudes de onda más cortas y frecuencia más alta que los rayos gamma normales, requiere una mayor especialización. Un ejemplo de este tipo de observatorio es el telescopio terrestre VERITAS . [47] [48]

Un descubrimiento en 2012 podría permitir enfocar telescopios de rayos gamma. [49] A energías de fotones superiores a 700 keV, el índice de refracción comienza a aumentar nuevamente. [49]

Listas de telescopios

Ver también

Referencias

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