Un filtro astronómico es un accesorio del telescopio que consiste en un filtro óptico utilizado por los astrónomos aficionados para simplemente mejorar los detalles y el contraste de los objetos celestes , ya sea para visualización o fotografía. Los astrónomos investigadores , por el contrario, utilizan diversos filtros de paso de banda para la fotometría de los telescopios, con el fin de obtener mediciones que revelen las propiedades astrofísicas de los objetos , como la clasificación de las estrellas y la ubicación de un cuerpo celeste en su curva de Viena .
La mayoría de los filtros astronómicos funcionan bloqueando una parte específica del espectro de color por encima y por debajo de un paso de banda , aumentando significativamente la relación señal-ruido de las longitudes de onda interesantes y haciendo que el objeto gane detalle y contraste. Mientras que los filtros de color transmiten ciertos colores del espectro y se suelen utilizar para la observación de los planetas y la Luna , los filtros polarizadores funcionan ajustando el brillo y se suelen utilizar para la Luna. Los filtros de banda ancha y de banda estrecha transmiten las longitudes de onda que emiten las nebulosas (por los átomos de Hidrógeno y Oxígeno ), y se utilizan frecuentemente para reducir los efectos de la contaminación lumínica . [1]
Los filtros se utilizan en astronomía al menos desde el eclipse solar del 12 de mayo de 1706 . [2]
Los filtros solares bloquean la mayor parte de la luz solar para evitar daños a los ojos. Los filtros adecuados suelen estar hechos de una película duradera de vidrio o polímero que transmite sólo el 0,00001% de la luz. Por motivos de seguridad, los filtros solares deben colocarse de forma segura sobre el objetivo de un telescopio refractor o sobre la apertura de un telescopio reflector para que el cuerpo no se caliente significativamente.
Los pequeños filtros solares colocados detrás de los oculares no bloquean la radiación que ingresa al cuerpo del telescopio, lo que hace que el telescopio se caliente mucho y no es raro que se rompan por un choque térmico . Por lo tanto, la mayoría de los expertos no recomiendan este tipo de filtros solares para los oculares y algunos distribuidores se niegan a venderlos o retirarlos de los paquetes de los telescopios. Según la NASA : "Los filtros solares diseñados para enroscarse en los oculares que a menudo se suministran con telescopios económicos tampoco son seguros. Estos filtros de vidrio pueden agrietarse inesperadamente debido al sobrecalentamiento cuando el telescopio apunta al Sol, y el daño a la retina puede ocurrir más rápido de lo que el observador puede mueve el ojo del ocular." [3]
Los filtros solares se utilizan para observar y fotografiar de forma segura el Sol , que a pesar de ser blanco, puede aparecer como un disco de color amarillo anaranjado. Un telescopio con estos filtros conectados puede ver directa y adecuadamente los detalles de las características solares, especialmente las manchas solares y la granulación en la superficie , [4] así como los eclipses solares y los tránsitos de los planetas inferiores Mercurio y Venus a través del disco solar.
El Herschel Wedge es un dispositivo basado en un prisma combinado con un filtro de densidad neutra que dirige la mayor parte del calor y los rayos ultravioleta fuera del telescopio, lo que generalmente brinda mejores resultados que la mayoría de los tipos de filtros. El filtro H-alfa transmite la línea espectral H-alfa para ver las erupciones y prominencias solares [1] invisibles a través de filtros comunes. Estos filtros H-alfa son mucho más estrechos que los que se utilizan para la observación nocturna H-alfa (consulte Filtros nebulares a continuación), y pasan sólo 0,05 nm (0,5 angstrom ) para un modelo común, [5] en comparación con 3 nm-12 nm o más para filtros nocturnos. Debido al paso de banda estrecho y a los cambios de temperatura, a menudo telescopios como este se pueden sintonizar dentro de aproximadamente ±0,05 nm.
La NASA incluyó los siguientes filtros en el Observatorio de Dinámica Solar , de los cuales solo uno es visible para el ojo humano (450,0 nm): [6] 450,0 nm, 170,0 nm, 160,0 nm, 33,5 nm, 30,4 nm, 19,3 nm, 21,1 nm, 17,1 nm, 13,1 nm y 9,4 nm. Estos fueron elegidos por la temperatura, en lugar de líneas de emisión particulares, como lo son muchos filtros de banda estrecha, como la línea H-alfa mencionada anteriormente.
Los filtros de color funcionan por absorción/transmisión y pueden indicar qué parte del espectro están reflejando y transmitiendo. Se pueden utilizar filtros para aumentar el contraste y mejorar los detalles de la Luna y los planetas. Todos los colores del espectro visible tienen cada uno un filtro, y cada filtro de color se utiliza para resaltar una determinada característica lunar y planetaria; por ejemplo, el filtro amarillo n.º 8 se utiliza para mostrar las marías de Marte y los cinturones de Júpiter . [7] El sistema Wratten es el sistema numérico estándar utilizado para referirse a los tipos de filtros de color. Fue fabricado por primera vez por Kodak en 1909. [1]
Los filtros profesionales también son de colores, pero sus centros de paso de banda están ubicados alrededor de otros puntos medios (como en los sistemas UBVRI y Cousins ).
Algunos de los filtros de color comunes y sus usos son: [8]
Los filtros de densidad neutra , también conocidos en astronomía como filtros lunares, son otro método para mejorar el contraste y reducir el deslumbramiento . Funcionan simplemente bloqueando parte de la luz del objeto para mejorar el contraste. Los filtros de densidad neutra se utilizan principalmente en la fotografía tradicional, pero se utilizan en astronomía para mejorar las observaciones lunares y planetarias.
Los filtros polarizadores ajustan el brillo de las imágenes a un mejor nivel para la observación, pero mucho menos que los filtros solares. Con este tipo de filtros, el rango de transmisión varía del 3% al 40%. Generalmente se utilizan para la observación de la Luna, [1] pero también pueden utilizarse para la observación planetaria. Consisten en dos capas polarizadoras en una celda de aluminio giratoria , [9] que cambia la cantidad de transmisión del filtro al girarlas. Esta reducción del brillo y la mejora del contraste pueden revelar las características y detalles de la superficie lunar, especialmente cuando está casi llena. No se deben utilizar filtros polarizadores en lugar de filtros solares diseñados especialmente para observar el sol.
Los filtros de banda estrecha son filtros astronómicos que transmiten sólo una banda estrecha de líneas espectrales del espectro (normalmente un ancho de banda de 22 nm o menos). Se utilizan principalmente para la observación de nebulosas . Las nebulosas de emisión irradian principalmente oxígeno doblemente ionizado en el espectro visible , que emite cerca de 500 nm de longitud de onda. Estas nebulosas también irradian débilmente a 486 nm, la línea beta del Hidrógeno .
Hay dos tipos principales de filtros de banda estrecha: filtros de contraste ultraalto (UHC) y filtros de líneas de emisión específicas.
Los filtros de línea (o líneas) de emisión específicos se utilizan para aislar líneas de elementos o moléculas específicas para ver su distribución dentro de las nebulosas. Al combinar las imágenes de diferentes filtros, también se pueden utilizar para producir imágenes en colores falsos . Los filtros comunes se utilizan a menudo con el Telescopio Espacial Hubble , formando la llamada paleta HST, con colores asignados como tales: Rojo = S-II; Verde = H-alfa; Azul = O-III. Estos filtros se especifican comúnmente con una segunda cifra en nm , que se refiere al ancho de banda que se pasa, lo que puede hacer que excluya o incluya otras líneas. Por ejemplo, H-alfa a 656 nm puede captar N-II (a 658–654 nm), algunos filtros bloquearán la mayor parte del N-II si tienen 3 nm de ancho. [10]
Las líneas/filtros más utilizados son:
Líneas/filtros menos comunes:
Conocidos comúnmente como filtros UHC , estos filtros consisten en elementos que permiten el paso de múltiples líneas de emisión comunes fuertes, lo que también tiene el efecto de los filtros similares de reducción de la contaminación lumínica (ver más abajo) de bloquear la mayoría de las fuentes de luz.
Los filtros UHC van de 484 a 506 nm. [7] Transmite las líneas espectrales O-III y H-beta, bloquea una gran fracción de la contaminación lumínica y muestra los detalles de las nebulosas planetarias y la mayoría de las nebulosas de emisión bajo un cielo oscuro. [14]
Los filtros de banda ancha, o de reducción de la contaminación lumínica (LPR), están diseñados para bloquear la luz de vapor de sodio y mercurio , y también bloquear el brillo natural del cielo , como la luz de la aurora . [15] Esto permite observar nebulosas desde la ciudad y cielos con contaminación lumínica. [1] Los filtros de banda ancha se diferencian de los de banda estrecha en el rango de longitudes de onda de transmisión. La iluminación LED es de banda más ancha, por lo que no se bloquea, aunque los LED blancos tienen una salida considerablemente menor, alrededor de 480 nm, que está cerca de la longitud de onda O III y H-beta. Los filtros de banda ancha tienen un rango más amplio porque un rango de transmisión estrecho causa una imagen más débil de los objetos del cielo, y dado que el trabajo de estos filtros revela los detalles de las nebulosas de cielos contaminados por luz, tiene una transmisión más amplia para obtener más brillo. [7] Estos filtros están especialmente diseñados para la observación y fotografía de galaxias, y no son útiles con otros objetos del cielo profundo, como las nebulosas de emisión. Sin embargo, aún pueden mejorar el contraste entre los DSO y el cielo de fondo, lo que puede aclarar la imagen.