Telescopios

Servicio de Información Astronómica de PONDO® Introducción a los telescopios. Aníbal J. Morillo, MD. Bogotá, Colombia. (04o 38‘ N, 74o 05’ W) Agosto 5 de 1999, 23:30 hrs. Los telescopios de uso masivo, que se encuentran disponibles en el mercado para el astrónomo aficionado, tienen algunas características comunes que pueden determinar el tipo de telescopio a adquirir. Independientemente

del tipo de

telescopio, es importante conocer algunas de estas características básicas antes de decidirse por el mejor telescopio a comprar, ya que de ellas depende el detalle y luminosidad de los objetos que vemos a través del telescopio. Entre las características más importantes están la apertura, que determina la cantidad de luz que puede recolectar el telescopio, e influye en su capacidad de separar objetos que se encuentren muy cerca entre sí (resolución). La apertura se refiere al diámetro en pulgadas del objetivo del instrumento, que puede ser un lente o un espejo. A mayor apertura, mayor luminosidad (o velocidad) y resolución espacial. Sin embargo, la solución no es tan simple como adquirir el tubo de mayor diámetro posible. Para esto, es muy importante tener en cuenta el número f, que corresponde a la distancia focal dividida por la apertura. La distancia focal es la distancia entre el objetivo y el foco u ocular. Esto significa que si la distancia es de 1 metro (que es un tubo de tamaño común), si la apertura es de 4 pulgadas, el No. f es de 10. A menor No. f, mayor luminosidad del instrumento, característica con la que también se describen los lentes fotográficos. Esto significa que un telescopio f/4 será capaz de resolver objetos menos luminosos que uno f/10. La combinación de apertura y largo del tubo

(distancia focal) es la que determina el No f. Atención: Ni los

tubos más largos ni los más anchos son necesariamente mejores Lo que realmente importa es el No. f. A menor No. f, más luminoso, más veloz –puede

usarse mejor para astrofotografía- pero también más costoso, pues la fabricación de lentes más luminosos (con mayor capacidad para ver objetos tenues) es más compleja. Una característica muy importante al adquirir un telescopio, que suele pasar inadvertida por el aficionado sin mayores conocimientos del tema, es la montura del telescopio. Un instrumento muy luminoso puede ser un desastre si está montado en un trípode débil o de movimientos inadecuados. La montura clásica para un telescopio astronómico tiene un eje que se puede colocar paralelo al eje Norte – Sur de la tierra (o del planeta en donde se quiera colocar el telescopio). Para facilitar esta discusión, asumiremos que está dirigida únicamente a terrícolas: a medida que la tierra rota una vez al día (en realidad, una vez cada 23hr, 56 minutos y 4 segundos) sobre su eje, el telescopio debe rotar en dirección opuesta, a la misma velocidad. Esto hace que el telescopio permanezca apuntando hacia un objeto determinado (por ejemplo, una estrella), siempre que dicho objeto se encuentre sobre el horizonte. SI no se puede “perseguir” al objeto de interés, como en el caso de una montura fija, el objeto rápidamente se saldrá del campo de visión, pues hay que recordar que la tierra viaja a 29,8 km/s, es decir a la vertiginosa velocidad de 106,000 km/h, lo que hace que la estrella de nuestro interés se salga completamente del pequeño campo de visión con que solemos contar en un telescopio, simplemente porque el planeta en el que “viajamos” en el espacio va muy rápido. Esto se puede entender mejor con una sencilla analogía: si viajamos en un tren, los objetos que vemos a través de la ventana irán desapareciendo de nuestro campo de visión a medida que el tren avanza, a una tasa que depende de la velocidad del tren, de la distancia del objeto de interés a nuestra ventana, y, por supuesto, del tamaño de la ventana. Es igual con un telescopio, la única forma de observar un objeto que se encuentra a millones de kilómetros, inclusa a años luz de distancia (1 año luz equivale a la distancia que recorre la luz en un año. A una velocidad de 300,000 m/s, en un año se recorren casi 10 billones de km. La estrella más cercana a la Tierra, en la constelación del Centauro, se encuentra a más de 40,000 millones de kilómetros, lo que significa que su luz, la

que hoy vemos, fue emitida hace más de

¡cuatro años!) es

siguiendo el movimiento del objeto con una montura conocida como Ecuatorial, que es la que se describe arriba. Esto implica un motor que trabaja a velocidad constante sobre un solo eje, lo cual no es un problema difícil de resolver, aún con las pequeñas correcciones que se requieren durante el movimiento de “persecución” al objeto de nuestro interés. Sin embargo, el diseño mecánico de la montura es complicado y no suele ser económico. Hay monturas con ejes vertical y horizontal, que permiten hacer seguimiento a objetos incluso mediante la conexión a programas de computador. Las monturas con dos ejes se conocen como altacimutales. Para telescopios más grandes, una buena opción es una montura tipo Dobson, que es una plataforma más o menos rígida, que permite movimientos en dos ejes, pero que no puede adaptarse a motores de seguimiento. Como esta montura se suele usar para telescopios de gran apertura, no resulta muy difícil moverlos manualmente cada vez que se pierda el objeto de estudio por fuera de nuestra “ventana” o campo de visión. La montura dobsoniana es rígida aunque un poco voluminosa. Hay tres tipos básicos de telescopios: reflectores, refractores y catadióptricos. Sus ventajas y desventajas se enumeran a continuación: El refractor, también conocido como dióptrico,

es el que suele imaginarse el

común de la gente cuando se le menciona la palabra “telescopio”. Es un tubo más o menos largo, más ancho en un extremo, en donde posee un lente, y de menor diámetro en el extremo opuesto, el del ocular. El observador se sitúa en el extremo del ocular, y observa los rayos de luz que ingresan por el extremo opuesto de ese tubo. Al igual que los binoculares, están conformados por un lente objetivo (en el extremo más lejano al ojo) que refracta la luz hacia el foco, en donde es aumentada por el ocular. Los refractores son también los de más mala fama, pues es fácil encontrar modelos “de juguete” que son de muy mala calidad óptica y que hacen de la experiencia de observación astronómica una gran frustración. Son los más pesados, largos y voluminosos de los telescopios. Las dificultades para su fabricación se reflejan en su costo. A igual apertura, son los más caros pulgada a pulgada, al compararlos con los otros dos tipos de diseño. Su costo y

volumen suelen hacer que su disponibilidad real se limite a pequeñas aperturas. Esta limitación hace que los “alcanzables” desde el punto de vista de presupuesto sean de relaciones focales muy largas (f/11 o más lentas), lo que hace que la visualización -y fotografía- de “cielo profundo” sea más difícil (ejemplos de objetos de cielo profundo son las galaxias y nebulosas). Pueden presentar algo de aberración cromática. Son tubos pesados, requieren de monturas más fuertes y costosas. Si la montura no es lo suficientemente estable, los resultados de la observación -y sobretodo de la astrofotografía- pueden ser decepcionantes. Para una persona que se inicia en la observación, suelen

ser demasiado

costosos. Su óptica hace que la imagen se encuentre invertida, lo que puede dificultar –aunque sólo un poco- el uso de cartas estelares, dificultad fácilmente superable al invertir la carta que se está usando. Como la única solución para recolectar mucha luz es un diámetro muy grande, y como el lente sólo puede sostenerse por su borde, se requiere de una ingeniería muy complicada para que la fuerza de gravedad no deforme un lente tan pesado como el de 40 pulgadas que tiene el más grande refractor del mundo, el Yerkes cerca de Chicago. En la Gran Bretaña, el más grande refractor es el del antiguo observatorio de Greenwich, de 28 pulgadas. Por supuesto, nada comerciales estos dos ejemplos de excelentes refractores. Sin embargo, no todo son malas noticias: su diseño simple los hace muy fáciles de usar. Casi no requieren de mantenimiento. Son excelentes para la observación lunar, planetaria y de grandes estrellas, especialmente en los de mayores aperturas. También son buenos para la observación terrestre de objetos distantes. Hay diseños acromáticos (su objetivo es conformado por un par de lentes), y unos más caros, conocidos como los apocromáticos y los de fluorita, que dan una excelente corrección de color, pero de muchísimo mayor costo. Como son un tubo sellado, se protege la óptica del instrumento, el cual no es sensible a degradación por corrientes de aire, razón principal para no requerir de mantenimiento especial. Son de construcción sólida (excepto los de juguete) y no tienen ninguna obstrucción interna al paso de la luz. Su objetivo está siempre montado y alineado.

Algunos de los problemas inherentes a los refractores, como su gran tamaño y las dificultades para sostener el lente objetivo si éste es muy pesado, además de la pérdida de luminosidad que implica el pasar a través de gruesas piezas de vidrio, fueron resueltos por Newton, en su diseño reflector o newtoniano. Como su nombre lo indica, están conformados por un espejo cóncavo parabólico que recibe la luz en el fondo del tubo, la refleja a un espejo secundario, que es plano pero orientado en forma oblicua, que dirige la luz hacia el ocular. El espejo primario es una pieza de vidrio bastante grueso, que es pulido en forma especial para darle su configuración cóncava, y cuya superficie se hace altamente reflectante recubriéndola de una delgada capa de aluminio, usualmente aplicada mediante evaporación de este metal. Se han publicado artículos y textos para la fabricación casera de este tipo de espejos, pero, a menos que se cuente con un buen taller personal, y con la práctica derivada de años de fabricación de objetos diversos al estilo “Mecánica Popular”, suele ser mejor comprarlo. La aluminización casera tiene que ser renovada a intervalos de unos 8 a 10 años, mientras que los fabricados en forma industrial tienen un recubrimiento protector de cuarzo molecular. El espejo primario del telescopio espacial Hubble tiene un diámetro de 2.4 metros – ¡no intente hacerlo en casa! Al estar en el fondo el tubo, el espejo tiene la ventaja de que puede sostenerse no sólo por su borde, sino por toda su superficie posterior. Hay variantes al diseño newtoniano, pero este es el más común, que además es más económico

–a igual apertura- que un refractor. Si se compara un buen

newtoniano con un refractor de la misma apertura, el refractor suele tener mejor resolución. Pero, si se compara un buen newtoniano con un refractor del mismo precio, su newtoniano será de mayor apertura, y por esto, ofrecerá un mejor espectáculo visual. Dyer publicó en una revista especializada (Astronomy 1991; 69-75)

una

evaluación

comparativa

de

varios

modelos

comerciales

de

Newtonianos, en el que pone el siguiente ejemplo: un newtoniano de 6 pulgadas, f/8, a un costo de US$ 850, (en 1991) resultó superior en definición y luminosidad – evaluada mediante la capacidad de discernir los anillos del planeta Saturno-

que un refractor apocromático de 4 pulgadas, cuyo precio estaba en ese entonces en ¡US $ 4,500! Entre sus principales ventajas están su menor costo por pulgada de apertura, pues es más barato fabricar un espejo que un lente de gran tamaño. Son aceptablemente compactos y portátiles cuando tienen longitud menor de 1000 mm. Su gran reflectividad los hace muy luminosos, lo que significa que permiten una mejor y más fácil observación de objetos tenues, como los de “cielo profundo”: galaxias remotas, nebulosas y cúmulos. Su relación focal suele ser f/4 a f/8. Sus imágenes son muy brillantes, y tienen poca aberración óptica. Son bastante buenos para la observación lunar y planetaria. Son aceptablemente buenos para la astrofotografía, aunque un poco más difíciles de usar en este caso que los catadióptricos. Sus monturas pueden ser cortas, lo que las hace más estables. Por usar un número par de espejos, no se invierte la imagen. Su principal desventaja es que son construidos en forma abierta: el tubo no está sellado, lo que hace que las corrientes de aire y el paso libre de polvo y otros contaminantes (polución) lleguen directamente al espejo, degradando su recubrimiento y su desempeño. Son más frágiles por este motivo, lo que hace que requieran de mayor mantenimiento. Presentan mayor distorsión en los bordes del campo de visión que los refractores. Si su apertura es grande -8“ o más- son voluminosos y nada portátiles. A esa apertura, por su peso, terminan relegados a un sitio fijo, como una terraza, un ático o una finca. No se recomiendan para la observación terrestre. El espejo secundario obstruye parcialmente la entrada de luz. Para mejorar el No. f, se utilizan espejos secundarios más grandes, lo que significa que se obstruye más el paso del haz primario de luz hacia el espejo del fondo, con el resultado de mayor distorsión. Una solución puede ser alargar el tubo: un Newton de 12 “ a f/4 requiere un tubo de unos 120 cm, que puede caber en algunos automóviles, pero si el mismo espejo se usara para un f/8, el tubo tendría que ser de 2.4 m, bastante menos portátil. Por esto, en los newtonianos puede ser mejor un f intermedio como

8 o 10, ya que se compensa el largo del tubo con el tamaño del espejo secundario, dando como resultado una luminosidad “efectiva” mejor, con menor distorsión. A igual “potencia” los reflectores son mucho más cortos que los refractores, lo que significa mayor estabilidad y más fácil transporte y manejo. Si bien es cierto que los reflectores son más económicos, requieren de más mantenimiento que los refractores, lo que significa una menor vida útil. La disposición de los espejos hace que la observación con un newtoniano sea más cómoda, pues pueden observarse estrellas en el cenit sin forzar la nuca o la espalda (menor tortícolis). Los reflectores poseen acromatismo integral, lo que significa menor distorsión cromática (colores más fieles) que en un refractor, excepto si el refractor es apocromático, lo que significa muchísimo más costo, como en el ejemplo mencionado arriba. Hacia 1932, Schmidt cambió el diseño del espejo primario de los newtonianos, de parabólico a esférico (catadióptricos). Esto significa que los rayos de luz de la periferia no se concentran en el mismo punto que los centrales, lo que requirió de un lente corrector en el trayecto de la luz. El resultado de varios experimentos en diseño óptico es el telescopio

tipo Schmidt – Cassegrain (S-C), el cual

presenta una muy importante reducción en la longitud de los tubos. Esto hace que los S-C sean de muy fácil manejo. Su diseño es sellado, lo que le da las mismas ventajas que tiene el refractor sobre el reflector, de poco mantenimiento y menor sensibilidad a corrientes de aire. La producción en serie de este tipo de telescopios es más o menos simple, lo que los hace muy populares. Aunque su óptica sea imperfecta al compararla con los refractores y reflectores, su pequeño tamaño, diseño moderno y gran maniobrabilidad los hace una excelente opción para el aficionado novel. Se suelen encontrar en aperturas desde 90 mm en adelante, con relación focal usual de 10. Los S-C son diseñados para “todo propósito”. Combinan las ventajas de los lentes y espejos, y eliminan la mayoría de sus desventajas. Su definición óptica es muy buena, sin mayor distorsión periférica. Son excelentes para la observación de cielo profundo y astrofotografía. Son muy buenos para la observación y fotografía lunar,

planetaria y de estrellas binarias. Son perfectamente adaptables a la fotografía y observación terrestres.

Son extremadamente compactos y portátiles, de

operación sencilla. También son de larga vida útil, y no suelen requerir de mantenimiento especial. Suelen ser de precio menor que los refractores de igual apertura. Son los más versátiles, suelen contar con la mayor cantidad de accesorios disponibles en el mercado. Sin embargo, son más costosos que un newtoniano de igual apertura. Una alternativa puede ser el diseño Maksutov-Cassegrain (M-C), que no es tan bueno ópticamente al comparar con un

Schmidt–Cassegrain de la misma relación

focal. El M-C suele ser más pesado que un S-C, pero por ser más fácil de construir, suele ser más económico que éste último. Finalmente, la decisión de comprar un telescopio para iniciarse en la observación astronómica puede ser fundamentalmente económica. Por esto vale la pena consultar precios actuales, por ejemplo, en la tienda argentina Saracco, que tiene un buen catálogo de telescopios y accesorios, y cuya dirección electrónica es: http://www.saracco.com.ar/telescopios.htm Aún sin telescopio, la observación del cielo nocturno a simple vista o mediante binoculares puede ser bastante gratificante. Si se quiere ahorrar el frío -y la inseguridad- de las salidas nocturnas, siempre es posible acudir a los múltiples programas de computador que tienen cartas estelares y otras imágenes interesantes, como por ejemplo: The Sky Dance of the Planets Distant Suns En nuestro medio, se consiguen además con relativa facilidad algunas revistas especializadas como Astronomy y Sky & Telescope, aunque éstas asumen un conocimiento probablemente mayor que el de un aficionado. Siempre es útil tener a mano una buena carta celeste, mejor si es aplicable a las condiciones locales, como la editada por el Planetario de Bogotá.

Por último, algunas lecturas de interés: Ronan. C.A.: Manual del Astrónomo Aficionado. Círculo de Lectores. Valencia, 1985. Motz, L., Nathanson, C.: The Constellations. An Enthusiast’s Guide to the Night Sky. Doubleday, New York, 1988. McDonald, M.: Tales of the Constellations: The Myths and Legends of the Night Sky. Smithmark Publishers, New York, 1996. Schaaf, F.: 40 Nights to Knowing the Sky. Henry Holt and Co., Inc. 1998. Puerta, G: Guía para viajeros del cielo. Editorial Planeta. Freedman, R.A., Kaufmann, W.J.: Universe. Freeman.