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La óptica en la astronomía desde el CIO

 

La Astronomía estudia los objetos celestes que pueblan el Universo, su composición y evolución. El Universo es tan vasto y hay tantos objetos en él que su estudio es prácticamente ilimitado y fascinante.

Redacción


Hasta antes de que Galileo Galilei apuntara su telescopio al cielo, los astrónomos de la antigüedad habían estudiado al cosmos únicamente con la ayuda de sus ojos y algunos instrumentos sencillos para medir posiciones de los cuerpos celestes. Con Galileo inicia una nueva era en la que se hizo uso de instrumentos que extendieron la capacidad de nuestros sentidos para ver más y mejor. El progreso de la ciencia y la tecnología nos han permitido poco a poco darnos cuenta de que el Universo es mucho más extenso y sorprendente de lo que aquellos astrónomos hubieran imaginado.

En 1957 la humanidad dio inicio a la conquista del espacio al poner en órbita al Sputnik I, el primer satélite artificial. Hoy en día se han puesto en órbita más de mil satélites que nos permiten monitorear el clima, facilitar las comunicaciones, llevar a cabo experimentos científicos, observar la Tierra para brindar seguridad, así como para hacer posible el uso del GPS que es ya casi indispensable para movilizarnos en las ciudades. Hemos enviado naves espaciales no tripuladas para estudiar los planetas del sistema solar, sus satélites, el Sol mismo, pero el ser humano solamente ha podido llegar a su vecina, la Luna, hazaña que fue lograda en 1969 por la misión espacial Apolo 11. Las distancias a los planetas más lejanos, y no se diga a las estrellas y otras galaxias son tan grandes que nos hacen imposible pensar en alcanzarlas, al menos por ahora. A pesar de ello, nuestro ingenio y curiosidad nos han permitido descubrir hechos sorprendentes sobre el Universo del que formamos parte, incluso su edad y origen, pero lo que resta por comprender y explorar es para fines prácticos, infinito.

Conocemos el Universo y lo que pasa en él gracias a la información que nos llega desde sus confines de 3 maneras diferentes:

Luz visible, así como otro tipo de radiaciones electromagnéticas (rayos ultravioleta, X, gamma, luz infrarroja, ondas milimétricas, de radio).

Partículas subatómicas, como electrones y protones que nos llegan del Sol (viento solar) o del resto del Universo (rayos cósmicos).

Ondas gravitacionales, que son perturbaciones que distorsionan el espacio-tiempo, viajan a la velocidad de la luz y son originadas por la aceleración de objetos muy masivos como agujeros negros; fueron predichas por Albert Einstein en 1916 y observadas experimentalmente por primera vez a finales de 2015.

La Óptica es fundamental para el estudio del punto 1. El ejemplo más conocido es el de los telescopios, desde los pequeños que puede adquirir cualquier aficionado a la astronomía, hasta los más grandes que existen en los observatorios más importantes del mundo. Pero además de los telescopios se necesitan componentes que permitan separar la luz de las estrellas y galaxias en sus colores constituyentes, lo que es útil para conocer su composición química, la velocidad a la que se desplazan, su temperatura, etc. Por supuesto que no podemos olvidar a las cámaras digitales con sus lentes y sus sensores de luz, que permiten capturar imágenes espectaculares. En México, el telescopio más grande en luz visible está en el Observatorio Astronómico Nacional, ubicado en la Sierra de San Pedro Mártir, cerca de Ensenada, Baja California. Su espejo primario mide 2.1 metros de diámetro. Para la observación del Universo en longitudes de onda que no podemos ver con nuestros ojos se cuenta con El Gran telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, ubicado en el Parque Nacional Pico de Orizaba en el estado de Puebla. Este telescopio tiene un reflector de 50 metros de diámetro.

Respecto al punto 2, el 12 de agosto de 2018 fue lanzada por la NASA la sonda solar Parker, cuya misión es nada menos que acercarse a una distancia de menos de 7 millones de kilómetros de la superficie del Sol (20 veces más cerca de nuestra estrella que la distancia media de la Tierra al Sol), soportando temperaturas y radiaciones bastante elevadas. Su objetivo es entender el origen del llamado viento solar (electrones y protones que se desprenden del Sol, bañan todo el sistema solar, generan las espectaculares auroras boreales y australes, pero también podrían ocasionar en casos extremos afectaciones a nuestros sistemas de comunicaciones y redes de energía eléctrica), y ayudar en la comprensión de la causa por la que la corona solar, una capa del Sol que puede verse durante los eclipses totales de Sol y tiene el aspecto de una corona que lo decora, tiene una temperatura de 2 millones de grados, cuando la superficie del Sol está a sólo 5,500 grados centígrados. Entre los diferentes instrumentos científicos que lleva esta nave espacial, se tienen cámaras y filtros especiales diseñados para soportar condiciones extremas y poder capturar imágenes del Sol como nunca nadie lo ha visto.

Respecto al punto número 3, estamos iniciando una nueva era en el estudio del Universo mediante la detección de ondas gravitacionales, mensajeras de eventos tales como la colisión entre dos agujeros negros. Para conseguirlo, los láseres son fundamentales, y fue necesario construir el LIGO (Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitacionales), que consta de dos grandes instalaciones ubicadas en los Estados Unidos en las que la luz de un láser se dividió e hizo pasar por dos largos caminos perpendiculares de 4 kilómetros de longitud cada uno para producir la interferencia de los dos haces. El paso de la onda gravitacional proveniente de la interacción entre dos agujeros negros generó una deformación en el espacio-tiempo que cambió en una pequeñísima cantidad la longitud de los dos caminos del interferómetro, como cuando se sacude una gelatina, produciendo como resultado una señal que pudo ser medida en las dos instalaciones ubicadas en lados opuestos de aquel país y que concuerda con la predicción de Einstein.

El progreso de la Astronomía y de muchas otras áreas del conocimiento está fuertemente ligado a la Óptica y la Fotónica. Esta última disciplina es la ciencia y la tecnología que se encarga de la generación, transmisión, control y detección de fotones, es decir, las partículas constituyentes de la luz. En el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) se desarrollan aplicaciones de la luz para la Astronomía a través de telescopios e instrumentación óptica especializada, tanto para aficionados como para los observatorios astronómicos más importantes del mundo, como es el caso de ­MEGARA (Multi-Espectrógrafo en GTC de Alta Resolución para Astronomía). GTC son las siglas del Gran Telescopio de Canarias, ubicado en España, y un espectrógrafo es un instrumento óptico que sirve para analizar la luz de las estrellas y conocer una gran cantidad de información sobre ellas, sin necesidad de tener que viajar hasta allá para tomar una muestra. El GTC tiene un espejo primario de 10.4 metros, y es uno de los más grandes del mundo para observar el cielo en luz visible y en el infrarrojo cercano.

En el CIO se desarrollan técnicas para procesar señales que son de gran utilidad en la visualización de imágenes y en la detección de estrellas binarias, estrellas que están tan juntas que se ven como una sola y no es posible distinguirlas como dos estrellas separadas aun con los mejores teles­copios ópticos. También se ha desarrollado un sistema de navegación para naves espaciales basado en el reconocimiento de las estrellas como referencia. Se estudian técnicas para la detección de exoplanetas y se fabrican lentes y espejos para telescopios y otros instrumentos ópticos con estándares de calidad internacionales. Hemos ofrecido también programas de asesoría para que los aficionados a la astronomía puedan fabricar su propio telescopio.

Además de ello, participamos con actividades educativas y de divulgación de la ciencia durante todo el año. Entre ellas, realizamos observaciones astronómicas por medio de diferentes telescopios tanto en el CIO como en las instituciones educativas y culturales que nos lo solicitan. El último jueves de cada mes llevamos a cabo en las instalaciones del CIO el Club de Astronomía, evento gratuito para niños de 7 años en adelante, jóvenes y adultos, en el que iniciamos con una charla de astronomía, seguida de actividades y experimentos relacionados con el tema, para finalizar con una observación astronómica a simple vista, con binoculares y por supuesto con telescopios.


Fuente:

  • Crónica: http://www.cronica.com.mx/notas/2018/1101697.html

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