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El telescopio y su historia - El telescopio



El telescopio es un instru­men­to que amplifica imagenes de objetos lejanos, lo que permite observarlos con mucho mas detalle. Aunque su invención es atribuida al fabricante de len­tes holandés, Hans Lippershey, fue Galileo quien hace 400 años lo rediseñó y usó por primera vez con fines astronómicos, lo que dio lugar al nacimiento de la astronomía moderna. A partir de entonces el desarrollo de la ingeniería y la tecnología ha permitido obtener imagenes del universo y generar conocimientos in­ima­ginables de sus orígenes y evolución.
En términos generales, los telescopios ópticos se clasifican en refractores si estan for­mados por lentes; reflectores si sus elementos son espejos; y catadióptricos cuando tienen un espejo cóncavo y una lente. El telescopio que usó Ga­lileo es un ejemplo de un re­frac­tor muy simple compuesto de un par de lentes montadas en un tubo: una llamada objetivo, por ser la mas cercana al ob­je­to, y otra llamada ocular por su cercanía al ojo.




En 1699 Isaac Newton in­ven­tó un telescopio reflector con espejos metalicos, lo que representó un importante avan­ce sobre los telescopios re­frac­to­res de su época ya que desde entonces era clara la di­ficultad de fabricar vidrios para lentes de gran tamaño con las características de homo­ge­neidad y nitidezrequeridas en astronomía.
En 1840 se genera un nue­vo parteaguas al lograr to­mar la primera fotografía de la Luna, ya que posteriormente se descubre la placa foto­gra­fica como un elemento capaz de registrar imagenes de ob­je­tos muy tenuemente, no tan­to por la sensibilidad de las pri­me­ras emulsiones fotograficas —unas 10 000 veces me­nos sen­si­bles que el ojo hu­ma­no—, sino por su capacidad de hacer exposiciones por lar­gos pe­rio­dos de tiempo. Lo cual ge­ne­ró inmediatamente la necesidad de que los telescopios contaran con un mecanismo que permitiera seguir el mo­vi­mien­to aparente de los objetos en el cielo de­bi­do a la ro­ta­ción de la Tierra en su eje. Esto se resolvió gra­cias a la utilización de me­ca­nis­mos de re­lo­je­ría que logran con gran precisión apuntar y seguir los cuerpos celestes.


En la constante búsque­da de alternativas para superar las limitaciones asociadas a la fabricación de lentes de gran ta­ma­ño, Foucault ­fabricó en 1864 los primeros espejos de vidrio recubiertos de plata, con lo que hizo posible aumen­tar el diametro o aper­tu­ra del elemento colector de luz, ge­ne­ral­men­te denominado es­pe­jo primario en un teles­co­pio re­flector, —una de sus carac­te­rís­ticas mas ­re­le­van­tes pues cuan­to mas gran­de es éste ma­yor es su capacidad de cap­tar la luz de losobjetos ob­servados.



De hecho la fabricación de lentes encontró su límite en 1897 al fabricar unas de 1.02 metros de diametro, para el te­les­co­pio del observatorio de Yerkes —hasta la fecha, el re­frac­tor mas grande que ­existe.
Por otro lado, es importan­te hacer notar que entre las ca­rac­terísticas fundamentales de un telescopio se encuentra el poder de resolución espacial, que es la relación entre dis­tan­cias focales del objetivo y la len­te ocular. Las lentes o es­pe­jos principales pueden tener distancias focales del or­den de 30 metros o mas, lo cual im­pli­ca que para con­te­ner­las se requieren tubos de dimensiones aún mayores, lo que ge­ne­ra problemas para la cons­truc­ción de los edi­fi­cios que deben albergarlos.


Estos problemas fueron re­suel­tos gracias a las pro­pues­tas para configurar espejos mas eficientes como las de Cas­se­grain, Herschel y, en par­ticular, la de Schmidt, quien lo­gró combinar un objetivo re­flec­tor de gran ta­maño con una lente correc­to­ra, para obtener una excelente ni­ti­dez en un gran campo —de varios grados—, permitiendo así que el tubo de los telescopios se redujera considerablemente sin perder el poder de reso­lución espacial.

Durante la primera mitad del siglo XX se desarrollaron téc­ni­cas para fabricar espejos primarios de diametroscada vez mayores. El per­fec­cio­na­mien­to de los mo­tores y el inicio de la era electrónica ocurren de manera paralela, logrando así poner en marcha, en 1948, el famoso telescopio Hale de Monte Palomar, que cuenta con un espejo primario de 5.1 metros de diametro y una ro­bus­ta estructura con me­ca­nis­mos capaces de apuntar y guiar desde una consola de man­do provista de un sistema de “bul­bos elec­tró­nicos”. El Hale fue el primer gran instrumento pues­to en una lejana y aislada mon­ta­ña, desde donde pudo observarse a una profundidad nunca antes conseguida, —aun­que fuera en un cam­po muy pe­queño, de sólo una frac­ción de grado. Por mas de 25 años, fue el teles­co­pio de mayor ta­ma­ño, hasta que en 1976 entró en operación el telescopio soviético bta de 6.0 metros de diametro —que tuvo mu­chos problemas y modificacio­nes an­tes de ser plenamente operativo. A partir de entonces sur­gió una cascada de teles­co­pios medianos de 3 y 4 metros de diametro en su espejo primario, optimizados en calidad de imagen, puestos en sitios privilegiados astronó­mi­ca­men­te hablando, es decir, con un al­to porcentaje de noches des­pe­ja­das en el año y con muy baja turbulencia atmos­férica –como los que estan en el nor­te de Chile y en Hawaii.


El maximo apro­ve­cha­mien­to de los desarrollos tec­noló­gi­cosen electrónica, cómputo y detectores fotosensibles, per­mitió que para la década de los ochentas se contara con de­tec­to­res bidimensio­na­les de al­gu­nos cientos de elementos llamados ccd’s (Charge Cou­ple Devices), que sustituyeron los tu­bos fotoelectrónicos y a las placas fotograficas, de­­bi­do a su mayor sensibilidad. Se ini­cia­ron ademas pro­yec­tos que incorporaban al te­les­co­pio la llamada óptica adaptativa, usualmente empleando un es­pejo terciario, cuya función es corregir las abe­rra­cio­nes que produce la at­mósfera terrestre en el frente de onda.


Estos pro­yec­tos con grandes inver­sio­nes, tenían por me­ta construir tener los te­les­copios mas po­ten­tes en los me­jo­res sitios. Ejemplos de es­tos son los telescopios vlt (Very Large Telescopes), un con­jun­to de cuatro grandes te­les­co­pios de espejo primario tipo me­nisco, muy delgado de 8.2 metros de diametro; el Ge­mini norte y el Gemini Sur, ambos de 8.0 metros; el Su­ba­ru, de 8.2 metros, y los Keck 1 y Keck 2, que incorporan una impor­tante innovación en su diseño: la superficie del espejo primario de 9.8 metros, cons­ta de 36 seg­mentos hexagonales totalmen­te individuales, cada uno de los cuales tiene un conjunto de “actuadores” que le permiten moverse de ma­ne­ra independiente y se ali­nean por medio de elabo­radastécnicas de control. Todos ellos ini­cia­ron su operación exitosa en los noventas y durante el primer lustro del si­glo XXI han in­cor­porado ins­tru­men­tos de alta resolución que cuentan con los sistemas de co­rrec­ción basados en la óp­tica adap­ta­tiva. Los cuatro te­les­co­pios vlt que pertenecen al Ob­serva­torio Europeo del Sur (eso), ins­talados en Ata­cama, en el nor­te de Chile, pue­den trabajar separados o con­jun­ta­men­te como uno sólo, com­bi­nando la luz recolec­tada por los cuatro de forma inter­fe­ro­mé­trica, logrando así la ma­xi­ma resolución espacial ob­tenida hasta este momento.




El telescopio espacial Hub­ble de 2.4 metros se encuentra en órbita desde 1990. Al es­tar fue­ra de la atmósfera te­rres­tre sus imagenes no se dis­tor­sio­nan por los efectos de re­frac­ción y la turbulencia de ésta trabajando siempre en el límite de difrac­ción, ademas de estar equipado con ins­tru­men­tos que pueden observar en lon­gi­tu­des de onda ul­tra­vio­­leta, visi­ble e infrarrojo cercano.

Pronto entrara en operación científica el Gran Teles­co­pio Canarias, de 10.4 metros de dia­me­tro de óptica primaria segmentada, en donde Mé­xi­co participa como socio de la cons­truc­ción. Este telescopio es el mas avanzado a la fe­cha y ha permitido probar las tec­no­lo­gías con que se cons­trui­ranlos telescopios gigantes de nueva generación, como el tmt de 30 metros de dia­me­tro en Estados Unidos y el elt de 42 me­tros de diametro de la eso.


Cabe recordar que actual­men­te se encuentra también en construcción el nuevo te­les­copio espacial James Webb (jwst), cuyo espejo primario de 6.5 metros estara consti­tui­do por 18 segmentos hexa­go­na­les de berilio, que es un material extremadamente li­ge­ro. Sera uno de los observatorios de la próxima generación y se espe­ra ponerlo en órbita en un pun­to entre la Tierra y el Sol en 2011.


Existe así, una continua in­no­va­ción involucrada en el di­se­ño y la construcción de los telescopios ópticos; pero cabe también des­ta­car que en la ac­tualidad existe un sin núme­ro de teles­copios de base terrestre o sa­te­li­tal que captan las emisiones de los objetos ce­les­tes en otras longitudes de onda, como los radiote­les­co­pios que muchos trabajan en forma intererferométrica –des­ta­ca el Very Large Array (vla)— el Spicer telescopio satelital en el infrarrojo, el soho, que es un satélite dedicado a observar el Sol y su heliósfera; y el Chan­dra de rayos X, entre otros.

En sus 400 años de vida, el telescopio ha sufrido gran can­ti­dad de cambios, es una histo­ria fascinante e in­ter­mi­na­ble. Sea esto tan sólo una pequeña muestra ella.





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