Telescopio reflector para niños
Un telescopio reflector es un tipo de telescopio óptico que usa espejos en lugar de lentes para recoger y enfocar la luz. Esto permite ver objetos lejanos en el espacio, como estrellas y galaxias.
Este tipo de telescopio fue inventado en el siglo XVII por Isaac Newton. Él buscaba una solución a un problema que tenían los telescopios de la época, llamados telescopios refractores, que usaban lentes y distorsionaban los colores de las imágenes (un problema llamado aberración cromática). Aunque los telescopios reflectores pueden tener otros tipos de distorsiones, su diseño permite construir espejos muy grandes. Por eso, casi todos los grandes telescopios que se usan hoy en día para la investigación astronómica son reflectores.
Desde la época de Newton hasta el siglo XIX, los espejos de estos telescopios se hacían de metal. Sin embargo, a finales del siglo XIX, se empezó a usar un nuevo método: un bloque de vidrio cubierto con una capa muy fina de plata. Este cambio fue muy importante porque los espejos de metal solo reflejaban una parte de la luz y se empañaban fácilmente. Los espejos de vidrio plateado mejoraron mucho la calidad de las imágenes.
Los telescopios reflectores se hicieron muy populares en la astronomía. Muchos telescopios famosos, como el Telescopio espacial Hubble, usan este diseño. Además, el principio de los espejos se aplica a otros tipos de telescopios, como los telescopios de rayos X, que también usan la reflexión para formar imágenes.
Contenido
Historia de los telescopios reflectores
No se sabe con exactitud quién inventó el primer telescopio reflector. Sin embargo, la idea de usar espejos curvos para observar objetos lejanos se le atribuye a Leonard Digges en su libro Pantometría, publicado en 1571 por su hijo Thomas Digges.
En 1636, Marin Mersenne propuso un diseño de telescopio reflector con un espejo parabólico y otro más pequeño. La luz se reflejaba y pasaba por un agujero para llegar al ojo.
En 1663, James Gregory mejoró la idea de Mersenne, añadiendo un segundo espejo cóncavo. Finalmente, Isaac Newton perfeccionó el telescopio reflector alrededor de 1670.
Los telescopios reflectores resolvieron el problema de la aberración cromática, que era una gran desventaja en los telescopios refractores de esa época. El diseño clásico de dos espejos y un ocular, creado por Newton, se conoce como reflector Newtoniano.
¿Cómo funcionan los telescopios reflectores?
Los telescopios reflectores son muy usados por los aficionados a la astronomía. Los observatorios profesionales suelen usar un diseño más complejo llamado Cassegrain. En 2001, ya existían al menos 49 telescopios reflectores con espejos primarios de más de 2 metros de diámetro. Los más grandes pueden tener espejos de hasta 9 o 10 metros.
Los telescopios reflectores, como los Newtonianos, usan dos espejos. El espejo principal (primario) está al final del tubo y recoge la luz. Luego, la envía a un segundo espejo (secundario), que la dirige hacia el ocular (donde miras) o hacia un instrumento científico, como una cámara CCD.
Aunque los reflectores evitan la aberración cromática, pueden tener otras distorsiones ópticas, como:
- Aberración esférica: La imagen se curva si el espejo no tiene la forma parabólica perfecta.
- Coma: Las estrellas en los bordes del campo de visión aparecen con forma de cometa.
- Distorsión del campo de visión: La imagen se deforma en los bordes.
Las principales ventajas de los telescopios reflectores sobre los refractores son:
- En un espejo, solo la superficie debe ser perfecta, mientras que en una lente, todo el material debe estar libre de imperfecciones.
- Los espejos no causan aberración cromática, lo que sí ocurre en las lentes. Corregir este problema en lentes grandes es muy costoso.
- Es más fácil construir espejos muy grandes que lentes grandes. Las lentes solo se pueden sujetar por los bordes, y si son muy grandes, la gravedad puede deformarlas. Un espejo puede sujetarse por toda su parte trasera, evitando este problema. Los telescopios reflectores más grandes superan los 10 metros de diámetro.
Tipos de telescopios reflectores
Existen varios diseños de telescopios reflectores, cada uno con sus propias características:
- Newtoniano: Fue el primer telescopio reflector exitoso, terminado por Isaac Newton en 1668. Tiene un espejo primario parabólico y un espejo secundario plano que desvía la luz hacia un lado del tubo, donde se coloca el ocular. Es uno de los diseños más sencillos y económicos, muy popular entre los aficionados.
- Cassegrain: Desarrollado poco después de los Newtonianos en el siglo XVII. Tiene un espejo primario parabólico y un espejo secundario hiperbólico que refleja la luz hacia atrás, a través de un agujero en el centro del espejo primario. Este diseño permite que el telescopio sea más corto, pero con una distancia focal larga.
- Ritchey-Chrétien: Es el diseño más usado en los telescopios profesionales de investigación.
- Gregory: Usa un espejo secundario cóncavo que permite ver imágenes no invertidas, útiles para observar objetos en la Tierra. No son muy comunes hoy en día.
- Schmidt-Cassegrain: Combina un espejo primario esférico con una placa correctora (placa de Schmidt) para corregir la aberración esférica. Son populares entre los aficionados y se usan para obtener imágenes de campo amplio.
- Maksútov: Similar al Schmidt-Cassegrain, pero usa una lente correctora diferente.
- Schmidt: Utilizado principalmente para fotografías de gran campo en astronomía.
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Newtoniano
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Cassegrain
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Schmidt-Cassegrain
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Maksútov-Cassegrain
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Schmidt-Newton
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Klevtsov
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Ritchey-Chrétien
Actualmente, se investiga la posibilidad de usar un líquido giratorio para formar un espejo parabólico perfecto. Estos se llaman telescopios de espejo líquido (LMT) y permitirían construir espejos muy grandes a un costo mucho menor. Se ha propuesto un proyecto para construir uno de hasta 100 metros de diámetro en la Luna, aunque por ahora solo se han probado con éxito espejos de 1.5 y 3 metros.
Puntos de enfoque
Los telescopios pueden tener diferentes puntos donde se forma la imagen, lo que se llama "plano focal".
Foco primario
En un diseño de foco primario, no se usan espejos secundarios. La imagen se forma directamente en el punto focal del espejo principal. En este punto, se coloca una cámara o un detector electrónico. En el pasado, en telescopios muy grandes, un observador se sentaba dentro del telescopio en una "jaula de observación" para ver la imagen directamente. Hoy en día, las cámaras CCD permiten controlar el telescopio a distancia. El espacio en el foco primario es limitado para no bloquear la luz que entra.
Los Radiotelescopios suelen usar un diseño de foco primario, pero en lugar de un espejo, tienen una superficie metálica para reflejar ondas de radio, y una antena en el punto focal.
Foco Cassegrain
En los telescopios con diseño Cassegrain, la imagen se forma detrás del espejo principal, en el punto focal del espejo secundario. Un observador mira por la parte trasera del telescopio, o se monta una cámara u otro instrumento allí. El foco Cassegrain es común en telescopios de aficionados y en telescopios de investigación más pequeños. Sin embargo, en telescopios muy grandes con instrumentos pesados, el instrumento debe moverse con el telescopio, lo que puede ser un desafío.
Foco Nasmyth y foco Coudé
Foco Nasmyth
El diseño Nasmyth es parecido al Cassegrain, pero la luz no pasa por un agujero en el espejo principal. En su lugar, un tercer espejo desvía la luz hacia un lado del telescopio, lo que permite montar instrumentos pesados en una plataforma fija. Este diseño es muy común en los grandes telescopios de investigación.
Foco Coudé
Si se añaden más espejos a un telescopio Nasmyth, la luz puede dirigirse a un punto de enfoque fijo que no se mueve cuando el telescopio cambia de posición. Esto se llama foco coudé (que significa "codo" en francés). El foco coudé ofrece un campo de visión más estrecho que el Nasmyth, pero es ideal para instrumentos muy pesados que necesitan estar completamente estables, como los espectrógrafos de alta resolución. Estos instrumentos suelen ser tan grandes que se construyen como parte del edificio del observatorio.
Espectrógrafos de fibra óptica
Para instrumentos que necesitan mucha estabilidad o son muy grandes, es mejor montarlos en una estructura fija, sin que se muevan con el telescopio. Aunque un foco coudé estándar podría transmitir todo el campo de visión, la espectroscopia a menudo solo necesita medir la luz de unos pocos objetos específicos, como estrellas o galaxias. Por eso, es posible recoger la luz de estos objetos con fibra ópticas en el telescopio y llevarla al instrumento, que puede estar a cualquier distancia. Ejemplos de espectrógrafos que usan fibras ópticas son el HARPS o el ESPRESSO, que buscan planetas.
La flexibilidad de las fibras ópticas permite recoger la luz desde cualquier plano focal. Por ejemplo, el espectrógrafo HARPS usa el foco Cassegrain del telescopio ESO de 3.6 metros, mientras que el Prime Focus Spectrograph está conectado al foco principal del Telescopio Subaru.
Uso en la investigación astronómica
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Casi todos los grandes telescopios usados en la investigación astronómica son reflectores por varias razones:
- Los reflectores pueden observar un rango de luz más amplio, ya que ciertas longitudes de onda son absorbidas al pasar por el vidrio de las lentes.
- En una lente, todo el material debe ser perfecto, mientras que en un espejo, solo la superficie reflectante necesita ser pulida a la perfección.
- La luz de diferentes longitudes de onda viaja a distintas velocidades a través del vidrio, lo que causa la aberración cromática. Para reducirla, se necesitan varias lentes, lo que aumenta mucho el costo. Un espejo no tiene este problema, y su costo no aumenta tanto con el tamaño.
- Es difícil fabricar y manejar lentes muy grandes. Una lente solo puede sujetarse por los bordes, y si es muy grande, la gravedad puede deformarla. Un espejo, en cambio, puede apoyarse por toda su parte trasera, lo que permite construir telescopios reflectores de más de 10 metros de diámetro.
Véase también
En inglés: Reflecting telescope Facts for Kids
- Lista de los mayores telescopios reflectores ópticos
- Asociación Argentina Amigos de la Astronomía
