¿Cómo funciona el telescopio?

¿Cómo funciona el telescopio?

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El telescopio nos ayuda a ver las estrellas, las constelaciones, las nebulosas y los diferentes planetas

Tal vez hayas echado la vista al cielo de noche buscando las estrellas y las diferentes constelaciones; o quizás has aprendido a tu manera la forma de comprender las constelaciones, por lo que ahora te gustaría acercarte más a este mundo – de estrellas y planetas – con la ayuda de un telescopio.

 

Un telescopio es un dispositivo utilizado para ampliar los objetos distantes. Debes tener en cuenta que hay una gran variedad de ellos así como un amplio rango de precios a considerar. ¿Cómo saber cuál es el mejor para ti? ¿Cómo puedes estar seguro de que no te decepcionarás cuando utilices tu nuevo telescopio para ver las estrellas?

 

¿Cómo funcionan los telescopios?

 

Un telescopio es un dispositivo impresionante que tiene la habilidad para hacer que los objetos que se encuentran muy muy lejos parezcan mucho más cercanos.

 

Los telescopios vienen en todo tipo de formas y tamaños, desde un pequeño tubo de plástico comprado en una tienda de juguetes por $2, hasta el Hubble Space Telescope, que pesa varias toneladas. Un telescopio de aficionado se encuentra en un punto intermedio, aunque no son tan poderosos como el Hubble, pueden hacer cosas realmente increíbles. Por ejemplo, un margen pequeño de 6 pulgadas te permite leer una moneda de diez centavos a una distancia de 150 pies (55 metros).

 

El telescopio espacial Hubble orbita en el exterior de la atmósfera de nuestro planeta
El telescopio espacial Hubble orbita en el exterior de la atmósfera de nuestro planeta

 

La mayoría de telescopios que puedas ver hoy en día tienen dos formas:

  • El telescopio refractor, que utiliza lentes de cristal.
  • El telescopio reflector, que utiliza espejos en lugar de lentes.

Ambos tipos logran exactamente la misma cosa, pero de forma completamente diferente.

 

Para comprender cómo funciona un telescopio, primero vamos a tratar la siguiente pregunta. ¿Por qué no puedes ver un objeto que se encuentra lejos? Por ejemplo, ¿por qué no puedes leer lo que hay escrito en una moneda de 10 centavos que se encuentra a 150 pies (55 metros) de distancia? La respuesta es simple: porque el objeto no ocupa mucho espacio en la pantalla de tu ojo (en la retina). Puedes pensar en términos de una cámara digital, a una distanciad de 150 pies lo que está escrito en una moneda de 10 centavos no puede ser leído porque no cuenta con un sensor retinal con suficientes píxeles como para hacerlo.

 

Un tipo de objetivo que se puede utilizar con el telescopio
Un tipo de objetivo que se puede utilizar con el telescopio

Si tuvieras un “ojo más grande”, podrías recoger más luz desde dónde se encuentra el objeto y crear una imagen más brillante, por lo que podrías ampliar parte de esa imagen al tener más píxeles en tu retina. Dos piezas del telescopio hacen esto posible:

  • La lente del objetivo (en los refractores) o el espejo primario (en los reflectores) recogen una gran cantidad de luz desde el objeto distante y proporcionan esa luz, o imagen, a un punto o foco.
  • Una lente ocular toma la luz brillante desde el foco de la lente del objetivo o espejo primario y “la extiende” (la aumenta) tomando una gran porción de la retina. Este es el mismo principio que utiliza un cristal de aumento (lente); toma una pequeña imagen del papel y la extiende por la retina de tu ojo para que parezca más grande.

 

Cuando combinas la lente del objetivo o el espejo primario con el ocular, tienes un telescopio. La idea básica es recoger una gran cantidad de luz para formar una imagen brillante dentro del telescopio, y después utilizar algo como un cristal de aumento para amplificar (engrandar) la imagen brillante y así ocupar un gran espacio en tu retina.

 

Un telescopio tiene dos propiedades generales:

  • Cómo de bien puede recoger la luz
  • Cuánto puede ampliar la imagen

 

La habilidad de un telescopio para recoger luz está relacionada directamente con el diámetro de la lente o espejo – la apertura – utilizado para reunir la luz. Generalmente, cuanto más grande sea la apertura, más luz recoge el telescopio y más le aporta al foco, por lo que la imagen final es más brillante.

 

La magnificación del telescopio, la habilidad para alargar una imagen, depende de la combinación de las lentes utilizadas. El ocular realiza la amplificación. Cualquier tipo de magnificación puede ser casi alcanzada en cualquier telescopio utilizando diferentes oculares, ya que la apertura es mucho más importante que la amplificación.

 

Refractores

Hans Lippershey de Middleburg, Holanda, se dio a conocer por inventar el refractor en 1608, siendo un instrumento utilizado militarmente en su comienzo. Por su parte, Galileo fue el primero en utilizarlo en la astronomía. Los diseños de ambos, de Lippershey y Galileo utilizaban una combinación de lentes convexa y cóncava.

 

El telescopio refractor acromático tiene una buena resolución para poder captar los planetas y las estrellas
El telescopio refractor acromático tiene una buena resolución para poder captar los planetas y las estrellas

 

Sobre 1611, Kepler mejoró el diseño para tener dos lentes convexas, haciendo la imagen invertida. El diseño de Kepler todavía sigue siendo uno de los principales diseños de los refractores, con unas pequeñas mejoras hechas más tarde en las lentes y en el cristal que las compone.

 

Los refractores son el tipo de telescopio que nos es más familiar. Constan de las siguientes partes:

  • Un tubo largo, hecho de metal, plástico o madera
  • Una combinación de lentes de cristal en el extremo delantero (lente del objetivo)
  • Una combinación de lentes de cristal (ocular)

 

Diagrama de un refractor que muestra la trayectoria de la luz en el interior

El tubo sujeta las lentes en el lugar a la distancia correcta una de otra. El tubo también ayuda a mantener fuera el polvo, la humedad y la luz que pudiera interferir con la forma de una buena imagen. La lente del objetivo recoge la luz, y la dobla o refracta a un foco cerca de la parte posterior del tubo. El ocular aporta la imagen a tu ojo, y la amplía. Los oculares tienen una longitud focal más corta que las lentes de los objetivos.

 

Los refractores acromáticos utilizan lentes que no son corregidas para prevenir la aberración cromática, un arcoiris que a veces aparece alrededor de las imágenes vistas a través de un refractor. En lugar de eso, normalmente tienen lentes “cubiertas” para reducir este problema. Los refractores apocromáticos utilizan cualquier diseño de lentes múltiples o lentes hechas de otros tipos de cristal (como la fluorita) para prevenir la aberración cromática. Los refractores apocromáticos son mucho más caros que los refractores acromáticos.

 

Los refractores tienen una buena resolución, lo suficientemente alta como para ver detalles en planetas y estrellas binarias. Sin embargo, es difícil hacer lentes objetivas grandes para los refractores (más grandes de 4 pulgadas o 10 centímetros). Los refractores son relativamente caros, si consideras el coste por unidad de apertura. Debido a que la apertura es limitada, un refractor es menos útil para observar objetos lejanos en el cielo, como las galaxias y la nebulosa, que otro tipo de telescopios.

 

Reflectores

Isaac Newton desarrolló el reflector sobre el año 1680 en respuesta al problema de la aberración cromática (el halo de arcoíris) que plagaba a los refractores durante su tiempo. En lugar de utilizar una lente para capturar la luz, Newton utilizó un espejo de metal curvado (espejo primario) para recoger la luz y reflejarla en un foco. Los espejos no tienen el problema de las lentes sobre la aberración cromática. Newton colocó el espejo primario en la parte final del tubo.

 

El telescopio reflector newtoniano fue diseñado para eliminar el problema de la aberaccion cromatica
El telescopio reflector newtoniano fue diseñado para eliminar el problema de la aberaccion cromatica

 

Debido a que el espejo refleja la luz en la parte posterior del tubo, tuvo que utilizar un espejo plano y pequeño (espejo secundario) en la parte focal del espejo primario para desviar la imagen a través del lado del tubo, al ocular; de lo contrario, su cabeza se pondría en el camino de la luz entrante. También podrías pensar que el espejo secundario podría bloquear la imagen, pero debido a que es muy pequeño comparado al espejo primario, que está recogiendo una gran cantidad de luz, no bloqueará la imagen.

 

En 1722, John Hadley desarrolló un diseño que utilizaba espejos parabólicos, por lo que hubo varias mejoras en la forma de construir el espejo. El reflector Newtoniano fue un diseño altamente exitoso, que permanece hoy en día como uno de los diseños más populares de telescopio.

 

Diagrama de un reflector Newtoniano mostrando la trayectoria de luz en el interior

Los reflectores de gran campo son un tipo de reflector Newtoniano con radios focales cortos y una amplitud baja. El radio focal, o f/número, es la longitud focal dividida por la apertura, relacionándose con el brillo de la imagen. Ofrecen campos más amplios de visión que los telescopios de radio focales más largos, y proporcionan vistas brillantes y panorámicas de cometas y objetos que se encuentran muy lejos en el cielo como nebulosas, galaxias y cúmulos de estrellas.

 

Los telescopios Dobsonian son un tipo de reflector Newtoniano con un tubo simple y un montaje alt-azimuth. No son caros de construir o de comprar debido a que están hechos de plástico, fibra de cristal o de madera contrachapada. Los Dobsonians pueden tener aperturas grandes (de 6 a 17 pulgadas, de 15 a 43 centímetros).

 

Debido a sus aperturas grandes y a su precio asequible, los Dobsonians son muy adecuados para observar los objetos que situados a cierta profundidad del cielo.

 

El reflector es fácil de hacer y barato. Las aperturas amplias de espejos primarios (mayores de 10 pulgadas o 25 centímetros) puede hacerse fácilmente, lo que significa que los reflectores tienen un coste por unidad de apertura relativamente bajo. Los reflectores tienen una gran capacidad para recoger luz, y pueden producir imágenes brillantes de objetos que se encuentran lejos y poco nítidos en el cielo por observación visual así como la astrofotografía.

 

Una desventaja de los reflectores es que ocasionalmente tienes que limpiar y alinear los espejos. También, puede haber ligeros errores al moler los espejos, que pueden distorsionar la imagen. Algunos de los problemas más comunes:

 

  • Aberración esférica – la luz reflejada desde el borde del espejo consigue focalizarse en un punto ligeramente diferente que la luz reflejada desde el centro.
  • Astigmatismo – el espejo no es pulido simétricamente alrededor del centro (podría tener forma de huevo, ligeramente, por ejemplo), las imágenes de las estrellas se centran en cruces en lugar de puntos.
  • Coma – las estrellas cerca del borde del campo de visión parecen alargadas, como cometas, mientras aquellas que se encuentran en el centro son puntos agudos de luz.

 

Además, todos los reflectores tienen sujeta alguna pérdida de luz, por dos razones: La primera, el espejo secundario obstruye parte de la luz que entra en el telescopio; la segunda, sin el recubrimiento reflectante de un espejo devuelve el 100% de la luz que incide sobre él – los mejores recubrimientos devuelven el 90% de la luz entrante.

 

Telescopio compuesto o catadióptrico

Los telescopios compuestos o catadióptricos son telescopios híbridos que tienen una mezcla de elementos refractores y reflectores en su diseño. El primer telescopio compuesto fue creado por un astrónomo alemán, Bernhard Schmidt en 1930. El telescopio Schmidt tuvo un espejo primario en la parte de atrás del telescopio, y un plato de cristal corrector en la parte de delante del telescopio para eliminar la aberración esférica.

 

El telescopio catadióptrico tiene una mezcla de los tipos de telescopios anteriores
El telescopio catadióptrico tiene una mezcla de los tipos de telescopios anteriores

 

El telescopio fue utilizado en un primer momento para la fotografía, debido a que no tenía un espejo secundario u ocular – en lugar de eso, la película fotográfica se coloca en el foco primario del espejo primario.  Hoy en día, el diseño de Schmidt-Cassegrain, inventado en el año 1960, es el tipo de telescopio más popular; utiliza un espejo secundario que rebota la luz a través de un agujero en el espejo primario, hacia un ocular.

 

Diagrama de un telescopio compuesto mostrando la luz a través de su interior

El segundo tipo de telescopio compuesto fue inventado por el astrónomo ruso, D. Maksutov, aunque un astrónomo alemán, A. Bouwers, propuso un diseño similar en 1941, antes de Maksutov. El telescopio Maksutov es parecido al diseño Schmidt, pero utiliza un corrector de lente más esférico. El diseño Maksutov-Cassegrain es parecido al diseño de Schmidt-Cassegrain.

 

Fuente:

http://www.bbc.co.uk/science/0/20937803

 

Resumen
Un telescopio es un dispositivo impresionante que tiene la habilidad para hacer que los objetos que se encuentran muy muy lejos parezcan mucho más cercanos.

El telescopio funciona gracias a las piezas principales que lo componen; la lente del objetivo (en los refractores) o el espejo primario (en los reflectores) y la lente ocular que permite aumentar la imagen. Además, cuánto mejor recojan la luz mayor capacidad de imagen tendrán, más nítida y más brillante se podrá captar.

Hay tres tipos de telescopios:

  • Los refractores, destacando los diseños de Lippershey y Galileo
  • Los reflectores, destacando el Newtoniano
  • Los catadióptricos, destacando el de Maksutov y el diseño de Schmidt

 

 

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