telescopio -Telescope

El telescopio reflector Hooker de 100 pulgadas (2,54 m) en el Observatorio Mount 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 instrumento óptico que usa lentes, espejos curvos o una combinación de ambos para observar objetos distantes, o varios dispositivos que se usan para observar objetos distantes por su emisión, absorción o reflexión de radiación electromagnética. Los primeros telescopios prácticos conocidos fueron telescopios refractores con lentes de vidrio y se inventaron 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 recolectar y enfocar la luz, se inventó unas 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. La palabra telescopio ahora se refiere a una amplia gama de instrumentos capaces de detectar diferentes regiones del espectro electromagnético , y en algunos casos a otros tipos de detectores.

Etimología

La palabra telescopio fue acuñada en 1611 por el matemático griego Giovanni Demisiani para uno de los instrumentos de Galileo Galilei presentados en un banquete en la Accademia dei Lincei . En el Starry Messenger , Galileo había utilizado el término latino perspicillum . La raíz de la palabra es del griego antiguo τῆλε, romanizado tele 'lejos' y σκοπεῖν, skopein 'mirar o ver'; τηλεσκόπος, teleskopos 'ver de lejos'.

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 . Se desconoce el inventor real, pero se corrió la voz por Europa. Galileo se enteró y, en 1609, construyó su propia versión e hizo sus observaciones telescópicas de los objetos celestes.

La idea de que el objetivo , o elemento captador de luz, podría ser un espejo en lugar de una lente se investigó poco después de la invención del telescopio refractor. Las posibles ventajas de usar espejos parabólicos ( reducción de la aberración esférica y ausencia de aberración cromática ) dieron lugar a muchos diseños propuestos y varios intentos de construir telescopios reflectores . En 1668, Isaac Newton construyó el primer telescopio reflector práctico, de un diseño que ahora lleva su nombre, el reflector newtoniano .

La invención de la lente acromática en 1733 corrigió parcialmente las aberraciones de color presentes en la lente simple y permitió la construcción de telescopios refractores más cortos y funcionales. Los telescopios reflectores, aunque no están limitados por los problemas de color que se observan en los refractores, se vieron obstaculizados por el uso de espejos metálicos de espéculo que se deslustraban rápidamente y que se emplearon durante el siglo XVIII y principios del XIX, problema que se alivió con la introducción de espejos de vidrio recubiertos de plata en 1857 y espejos aluminizados. espejos en 1932. El límite de tamaño físico máximo para los telescopios refractores es de 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 actualmente tienen objetivos de más de 10 metros (33 pies) y se está trabajando en varios diseños de 30 a 40 metros.

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 especialmente diseñado entró en funcionamiento en 1937. Desde entonces, se ha desarrollado una gran variedad de instrumentos astronómicos complejos.

En el espacio

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

Las desventajas de lanzar un telescopio espacial incluyen el costo, el tamaño, la capacidad de mantenimiento y la capacidad de actualización.

Por espectro electromagnético

Radio, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma
Seis vistas de la Nebulosa del Cangrejo en diferentes longitudes de onda de luz

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

A medida que las longitudes de onda se vuelven más largas, se vuelve más fácil usar la tecnología de antena para interactuar con la radiación electromagnética (aunque es posible hacer una antena muy pequeña). El infrarrojo cercano se puede captar como la luz visible, sin embargo, en el infrarrojo lejano y en el rango 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. Por otro lado, el Telescopio Espacial Spitzer , observando desde unas 3 μm (0,003 mm) hasta 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) (desde la luz ultravioleta hasta la infrarroja).

Con fotones de longitudes de onda más cortas, con frecuencias más altas, se utilizan ópticas de incidencia oblicua, en lugar de ópticas de reflexión total. Los telescopios como TRACE y SOHO usan espejos especiales para reflejar el ultravioleta extremo , produciendo imágenes de mayor resolución y más brillantes de lo que sería posible de otro modo. Una apertura más grande no solo significa que se recoge más luz, sino que también permite una resolución angular más fina.

Los telescopios también se pueden clasificar por ubicación: telescopio terrestre, telescopio espacial o telescopio volador . También pueden clasificarse según sean operados por astrónomos profesionales o astrónomos aficionados . Un vehículo o campus permanente que contiene uno o más telescopios u otros instrumentos se denomina observatorio .

Radio y submilimetro

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Tres radiotelescopios pertenecientes al Atacama Large Millimeter Array

Los radiotelescopios son antenas de radio direccionales que generalmente emplean un plato grande para recolectar ondas de radio. Los platos a veces se construyen 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 sola señal variable en el tiempo característica de la región observada; esta señal puede muestrearse a 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 varios platos, se pueden calcular imágenes de alta resolución. Estos arreglos de platos múltiples se conocen como interferómetros astronómicos y la técnica se llama síntesis de apertura . Las aperturas 'virtuales' de estos conjuntos son de tamaño similar a la distancia entre los telescopios. A partir de 2005, el tamaño récord de la matriz 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 para comunicaciones y astronomía) VSOP (VLBI Space Programa Observatorio) satélite.

La síntesis de apertura ahora también se aplica a los telescopios ópticos utilizando interferómetros ópticos (matrices 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 polvo y gas interestelar.

Algunos radiotelescopios como el Allen Telescope Array son utilizados por programas como SETI y el Observatorio de Arecibo para buscar vida extraterrestre.

Infrarrojo

Luz visible

Telescopio en forma de cúpula con montura de espejo extruido
Uno de los cuatro telescopios auxiliares pertenece a la matriz Very Large Telescope

Un telescopio óptico recoge y enfoca la luz principalmente de la parte visible del espectro electromagnético. 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 ), catalejos, monoculares , binoculares , lentes de cámara y catalejos . Hay tres tipos ópticos principales:

Un generador de imágenes de Fresnel es un diseño ultraligero propuesto para un telescopio espacial que utiliza una lente de Fresnel para enfocar la luz.

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

Ultravioleta

La atmósfera terrestre absorbe la mayor parte de la luz ultravioleta, por lo que las observaciones en estas longitudes de onda deben realizarse desde la atmósfera superior o desde el espacio.

radiografía

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Espejo de enfoque de rayos X del telescopio Hitomi , que consta de más de doscientascarcasas de aluminio concéntricas

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 la óptica de rayos X , como los telescopios Wolter compuestos por espejos "observadores" en forma de anillo hechos de metales pesados ​​que pueden reflejar los rayos solo unos pocos grados . Los espejos suelen ser una sección de una parábola girada y una hipérbola o elipse . En 1952, Hans Wolter describió 3 formas en que se podría construir un telescopio usando solo este tipo de espejo. Ejemplos de observatorios espaciales que utilizan este tipo de telescopio son el Observatorio Einstein , ROSAT y el Observatorio de rayos X Chandra . En 2012 , se lanzó el telescopio de rayos X NuSTAR , que utiliza la óptica de diseño del telescopio Wolter al final de un mástil desplegable largo para permitir energías de fotones de 79 keV.

Rayo gamma

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

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

Los telescopios de rayos X y rayos Gamma generalmente se instalan en globos de alto vuelo o en satélites que orbitan la Tierra, ya que la atmósfera de la Tierra 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.

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

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

Listas de telescopios

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos