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Ciencias Act. 17 ago 2017

El telescopio Gemini marca un hito en imagen astronómica

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Gracias a una mejora del sistema de óptica adaptativa, ha conseguido captar, desde la Tierra, las imágenes más uniformes y nítidas del espacio tomadas hasta la fecha.

Obtener la misma nitidez desde la Tierra que un telescopio ubicado en el espacio ya es posible. Un nuevo sistema resuelve uno de los mayores problemas de los telescopios terrestres: la distorsión de las imágenes espaciales. La atmósfera tiene varias capas con distintas temperaturas y presiones, lo que provoca que la luz, al atravesarla, se distorsione y las imágenes se vean rodeadas de turbulencia. En el Observatorio Gemini han dado con una técnica revolucionaria que produce imágenes con una resolución espacial similar a la que se logra con un telescopio orbital.

Administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA), el Observatorio Gemini es fruto de una cooperación internacional entre 7 países, Estados Unidos, Reino Unido y Chile, entre ellos. Cuenta con dos telescopios gemelos, ubicados en Hawai (Gemini Norte) y Chile (Gemini Sur). En este segundo es donde se han llevado a cabo las mejoras para poner fin a la turbulencia y el característico parpadeo de las estrellas. Benoit Neichel, ingeniero experto en óptica adaptativa que ha trabajado en el telescopio Gemini, explica que “es como cuando miras por encima de un tejado en verano, se ve todo difuminado”. “Cuando observamos el cielo con un telescopio ubicado en la Tierra -continúa- sucede lo mismo: las estrellas no se ven como puntos bien definidos, sino que se mueven y distorsionan”.  La consecuencia de esa deformación es que se pierde la resolución de la imagen y se ve todo borroso.

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Una manera de terminar con este problema es lanzar los telescopios más allá de la atmósfera terrestre, en órbita, como ocurre con el Hubble. El problema es que este sistema es muy caro y resulta muy difícil acceder a esos telescopios para su mantenimiento.

Debido a la necesidad de encontrar una solución para eliminar esas distorsiones sin salir de la Tierra, ya en los años 50, los astrónomos empezaron a idear un sistema que las contrarrestase en tiempo real, sin suponer unos costes tan elevados. Así surgió el concepto de ‘óptica adaptativa’, una técnica que emplea un haz de rayos láser y un espejo deformable capaz de variar su forma para compensar los defectos de la imagen.

Crear estrellas con un láser

Ahora, los científicos del Gemini han dado un paso más allá en este campo empleando el Sistema de Óptica Adaptativa Multiconjugado (MCAOS, por sus siglas en inglés). El concepto no es precisamente nuevo (surge en 1994), pero lo que sí se ha logrado por primera vez en la historia es que este sistema diese resultados “verdaderamente buenos”. “Lo que queríamos obtener -cuenta Neichel- es una corrección de la turbulencia de la atmósfera terrestre en un campo mucho más grande que el que consiguen los demás sistemas”. “En otras palabras, una imagen nítida como si el telescopio estuviera en el espacio, en un campo más grande de lo habitual”, agrega.

La óptica adaptativa permite medir las deformaciones y corregirlas gracias a un espejo que se deforma exactamente en la forma opuesta a la distorsión. “Es como esos espejos que hay en las fiestas en los que nos vemos deformados, solo que nosotros hacemos lo contrario: deformamos los espejos para ver las estrellas con mayor nitidez”, detalla Neichel.

Además, el sistema MCAO emplea un láser que fabrica sus propias estrellas artificiales. Para poder medir las deformaciones, se necesita una estrella brillante cercana al objeto de estudio, pero no hay suficientes en el cielo para corregir todos aquellos lugares que los astrónomos queremos observar”, comenta Neichel. “Así que lo que hacemos –prosigue- es crear nuestras propias estrellas con un láser”.

Este láser tiene una longitud de onda muy específica (589 nanómetros) e interactúa con una capa de sodio que se ubica en la atmósfera a una altitud de 90 kilómetros. De esa interacción se forma una fuente, una estrella artificial que se puede analizar para medir las deformaciones. “Al medir cómo se distorsiona la luz de nuestro láser, podemos saber cómo deformar los espejos para corregir el parpadeo de las imágenes”, cuenta Neichel. Esa acción se realiza a una velocidad de casi 1.000 veces por segundo, un proceso muy complicado y rápido.

La novedad en el sistema empleado por el Gemini (GeMs) es que, mientras otros telescopios similares usan solo un láser y un espejo, el Gemini emplea 5 láseres y 3 espejos deformables, lo que, en palabras de Neichel, “permite corregir un campo 10 veces más grande que los otros telescopios”. Es el primer sistema que usa esta combinación y que ofrece un campo de visión tan nítido con unas dimensiones tan grandes.

“Han conseguido algo realmente impresionante”, afirma Dolores Bello, responsable del sistema de óptica adaptativa en el Gran Telescopio Canarias (GTC), en España. “Las mejoras presentadas por el Gemini suponen un verdadero avance respecto  a lo que se estaba haciendo en óptica adaptativa, un salto cualitativo muy importante” añade Bello. En su opinión, lo impresionante es que “prácticamente consiguen una cobertura total del cielo porque solo necesitan estrellas de guía naturales para tomar unas medidas muy básicas que pueden hacerse con estrellas mucho más débiles”.

El sistema MCAO emplea un láser que fabrica sus propias estrellas artificiales".

Una manera diferente de observar al espacio

El principio de esta técnica es estándar, por lo que cualquier telescopio podría equiparse con un sistema similar. Actualmente, todos los observatorios con telescopios mayores de 4 metros trabajan con sistemas de óptica adaptativa pero, según Neichel, “ninguno de ellos cuenta con un sistema similar al usado por el Gemini”. Algo que al ingeniero le parece positivo: “Así, cada uno ofrece una manera de observar el espacio diferente, lo que facilita que los grandes telescopios se complementen entre ellos”.

Según Neichel, la aparición de sistemas como el GeMs no acabará con el uso de telescopios ubicados en  el espacio. “Hay longitudes de onda que solo se ven desde el espacio, ya que la atmósfera terrestre los absorbe completamente”, explica. “Así que tener telescopios fuera de la atmósfera es muy importante para poder observar en estos filtros”, indica Neichel. No se trata de una competición entre telescopios espaciales y terrestres, sino de una colaboración mutua.

Aún así, la novedosa tecnología del GeMs promete revolucionar la astronomía desde la Tierra. Gracias a su aplicación, podrán estudiarse fenómenos de amplio rango, como los agujeros negros, la formación y vida de las estrellas o la composición de galaxias lejanas. “También facilitará un seguimiento del clima en Marte y Júpiter más preciso desde la superficie de la Tierra”, explica Francois Rigaut, científico sénior de ópticas adaptivas del Observatorio Gemini.

Además, el GeMs allana el camino a los telescopios que están por llegar. Las grandes líneas en investigación astronómica giran hacia la creación de Telescopios Extremadamente Grandes, con diámetros superiores a los 30 metros. Es el caso del proyecto Thirty Meter Telecope, en California (EE.UU.), que contará con un diámetro de 30 metros; o el Telescopio Europeo Extremadamente Grande, cuyo diámetro alcanzará los 39 metros. “Los resultados que obtengamos con el GeMs son muy  importantes para estos futuros gigantes ya que ellos utilizarán nuestra tecnología desde el principio”, afirma Neichel.

Otro proyecto muy prometedor es el del Telescopio Espacial James Webb, observatorio que suplantará al Hubble. Se trata de un telescopio de 6,5 metros que será lanzado al espacio en 2018. De hecho, los astrónomos Rigaut y Nichel comparan la complementariedad existente hoy día entre los telescopios de 8 metros en la Tierra y el Hubble, con la que tendrán el James Webb y los telescopios extremadamente grandes en unos 10 años, solo que éstos presentarán una potencia muy superior. “Será como comprar gafas nuevas para ver el mundo a nuestro alrededor, pero con una nitidez impresionantemente mayor”, concluye Neichel.

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