Una estrella artificial para calibrar los telescopios

Las observaciones astronómicas se basan en cantidades de energía ínfimas. Bien porque es la débil señal radioléctrica emitida por un objeto a millones de años luz, bien porque lo que se observa no es más que un minúsculo punto de luz a distancias… astronómicas. Además de la reducción en la cantidad de información que se puede obtener sobre los objetos lejanos, esa debilidad implica que cualquier tipo de señal puede ser modificada en el trayecto y la Tierra tiene una cobertura atmosférica que distorsiona constantemente las observaciones. Para compensar estas dificultades se usan las estrellas guía naturales o, ahora, artificiales.

Los sistemas de “Estrella Guía Láser” forman parte de la tecnología utilizada en el campo de la Óptica Adaptativa, una técnica que compensa la turbulencia atmosférica que afecta a las observaciones terrestres y que se incorporará próximamente al Gran Telescopio CANARIAS (GTC), en el Observatorio del Roque de Los Muchachos. Una “Unidad de Estrella Guía Láser ESO Wendelstein”, desarrollada por el Observatorio Europeo Austral (ESO, de sus siglas en inglés), acaba de ser instalada y puesta en marcha con éxito en el Observatorio del Teide, gracias a un acuerdo firmado en abril de 2014 entre ESO y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y con la colaboración del GTC y el Instituto Nacional de Astrofísica (INAF)-Observatorio Astronómico de Roma.

Estrellas Guía Láser

Uno de los mayores enemigos de los astrónomos es la turbulencia en la atmósfera terrestre, que hace que los objetos celestes aparezcan borrosos cuando son observados por telescopios situados en la Tierra. Para compensar este efecto, se usa la Óptica Adaptativa, gracias a la cual espejos deformables controlados por ordenador son ajustados cientos de veces por segundo para corregir la distorsión producida por la atmósfera en tiempo real.

Los astrónomos usan estrellas brillantes cercanas al objeto que se quiere estudiar para medir el efecto de la turbulencia. Desafortunadamente, el número de este tipo de estrellas que se ajustan a los requerimientos de la Óptica Adaptativa es muy bajo. El problema se soluciona usando referencias artificiales, las llamadas “Estrellas Guía Láser”.

Las “estrellas guía” se originan lanzando un potente rayo láser al cielo. El rayo crea un punto brillante debido a que excita átomos de sodio presentes en la mesosfera, una capa de la atmósfera a unos 90 km de altura. La luz que vuelve de estas referencias artificiales puede ser utilizada por la Óptica Adaptativa para medir el efecto de la turbulencia atmosférica, corregirlo y lograr imágenes astronómicas casi tan nítidas como si el telescopio estuviera en el espacio.

Las actividades conjuntas que se están llevando a cabo en el Observatorio del Teide consisten en estudios de investigación y desarrollo tecnológico para optimizar la intensidad de la estrella guía láser generada en la mesosfera, prestando especial atención a la influencia que tiene el campo geomagnético en la estimulación de las emisiones de los átomos de sodio allí presentes.

El experimento utiliza tecnologías desarrolladas por ESO para producir un láser de fibra de onda continua de 20 vatios con capacidad de variar parámetros tales como la frecuencia, las líneas espectrales, anchura de línea, la polarización y la intensidad. Las campañas de observación comenzarán este mes y continuarán a un ritmo de una semana por trimestre durante un período de 15 meses.

Este trabajo forma parte de un programa más amplio de investigación y desarrollo tecnológico en Óptica Adaptativa y Estrellas Guía Láser llevado a cabo en ESO en colaboración con otras instituciones y empresas europeas, en el contexto de varios proyectos actuales y futuros, como el Telescopio Europeo Extremadamente Grande (E-ELT, por sus siglas en inglés). Estos experimentos son también un paso hacia el desarrollo del sistema de estrella guía láser para el GTC y pueden adoptarse para mejorar los sistemas existentes en otros telescopios, como el Gran Telescopio Binocular.

Estrella guía del Observatorio del Teide


Fuente: Instituto de Astrofísica de Canarias (http://www.iac.es)

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