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. [1] Los primeros telescopios prácticos conocidos fueron los telescopios refractores inventados en los Países Bajos a principios del siglo XVII , utilizando lentes de vidrio . Fueron utilizados tanto para aplicaciones terrestres como para astronomía .
El telescopio reflector , que utiliza espejos para captar y enfocar la luz, se inventó 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, otros tipos de detectores.
Etimología
La palabra telescopio (del griego antiguo τῆλε , tele "lejos" y σκοπεῖν , skopein "mirar o ver"; τηλεσκόπος, teleskopos "de lejos") fue acuñada en 1611 por el matemático griego Giovanni Demisiani para uno de Galileo Galilei ' s instrumentos presentados en un banquete en la Accademia dei Lincei . [2] [3] En el Starry Messenger , Galileo había utilizado el término perspicillum .
Historia
El primer registro existente de un telescopio fue una patente de 1608 presentada al gobierno de los Países Bajos por el fabricante de anteojos de Middelburg, Hans Lippershey, para un telescopio refractor . [4] 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. [5] [6]
La idea de que el objetivo , o elemento captador de luz, podría ser un espejo en lugar de una lente, se estaba investigando poco después de la invención del telescopio refractor. [8] Las ventajas potenciales de usar espejos parabólicos —reducción de la aberración esférica y sin aberración cromática— llevaron a muchos diseños propuestos y varios intentos de construir telescopios reflectantes . [9] 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. Telescopios reflectores, aunque no está limitado por los problemas de color observados en los refractores, se vieron obstaculizadas por el uso de deslustre rápidos de metal espéculo espejos empleadas durante el siglo 18 y principios del siglo 19, un problema aliviado por la introducción de espejos de vidrio recubiertos de plata en 1857, [10 ] y espejos aluminizados en 1932. [11] El límite de tamaño físico máximo para los telescopios refractores es de aproximadamente 1 metro (40 pulgadas), lo que indica 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 tienen actualmente objetivos de más de 10 m (33 pies) y se está trabajando en varios diseños de 30-40 m.
El siglo XX también vio el desarrollo de telescopios que funcionaron 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.
Tipos
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.
Los telescopios pueden clasificarse según las longitudes de onda de la luz que detectan:
- Telescopios de rayos X , que utilizan longitudes de onda más cortas que la luz ultravioleta.
- Telescopios ultravioleta , que utilizan longitudes de onda más cortas que la luz visible
- Telescopios ópticos que utilizan luz visible
- Telescopios infrarrojos , que utilizan longitudes de onda más largas que la luz visible
- Telescopios submilimétricos , que utilizan longitudes de onda de microondas más largas que las de la luz infrarroja.
- Radiotelescopios que utilizan longitudes de onda aún más largas
A medida que las longitudes de onda se hacen más largas, se vuelve más fácil utilizar la tecnología de antena para interactuar con la radiación electromagnética (aunque es posible hacer una antena muy pequeña). El infrarrojo cercano se puede recolectar de manera muy similar a la luz visible, sin embargo, en el rango del infrarrojo lejano y 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. [12] Por otro lado, el telescopio espacial Spitzer , que observa desde aproximadamente 3 μm (0,003 mm) a 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) (de luz ultravioleta a infrarroja). [13]
Con los fotones de longitudes de onda más cortas, con las frecuencias más altas, se utilizan ópticas de incidencia de miradas, en lugar de ópticas totalmente reflectantes. Los telescopios como TRACE y SOHO utilizan espejos especiales para reflejar ultravioleta extrema , produciendo imágenes de mayor resolución e imágenes más brillantes de lo que serían posibles de otra manera. Una apertura más grande no solo significa que se recolecta más luz, sino que también permite una resolución angular más fina.
Los telescopios también pueden clasificarse 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 llama observatorio .
| Comparación de luz | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nombre | Longitud de onda | Frecuencia (Hz) | Energía de fotones (eV) | ||||
| Rayo gamma | menos de 0.01 nm | más de 10 EHz | 100 keV - 300+ GeV | X | |||
| Radiografía | 0,01 a 10 nm | 30 EHz - 30 PHz | 120 eV a 120 keV | X | |||
| Ultravioleta | 10 nm - 400 nm | 30 PHz - 790 THz | 3 eV a 124 eV | ||||
| Visible | 390 nm - 750 nm | 790 THz - 405 THz | 1,7 eV - 3,3 eV | X | |||
| Infrarrojo | 750 nm - 1 mm | 405 THz - 300 GHz | 1,24 me V - 1,7 eV | X | |||
| Microonda | 1 mm - 1 metro | 300 GHz - 300 MHz | 1,24 meV - 1,24 μe V | ||||
| Radio | 1 mm - km | 300 GHz - 3 Hz | 1,24 meV - 12,4 fe V | X | |||
Telescopios opticos
Un telescopio óptico recoge y enfoca la luz principalmente de la parte visible del espectro electromagnético (aunque algunos trabajan en el infrarrojo y el ultravioleta ). [14] 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, que incluyen: teodolitos (incluidos los tránsitos ), telescopios , monoculares , binoculares , lentes de cámaras y catalejos . Hay tres tipos ópticos principales:
- El telescopio refractor que usa lentes para formar una imagen.
- El telescopio reflector que utiliza una disposición de espejos para formar una imagen.
- El telescopio catadióptrico que utiliza espejos combinados con lentes para formar una imagen.
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 diseño óptico variable clasificados según la tarea que realizan, como astrógrafos , buscadores de cometas y telescopios solares .
Radiotelescopios
Los radiotelescopios son antenas de radio direccionales que normalmente emplean un plato grande para recoger 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 del parche de cielo que se observa, un plato de radiotelescopio tradicional contiene un solo receptor y registra una única señal variable en el tiempo característica de la región observada; esta señal se puede muestrear en 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. Estas matrices de discos múltiples se conocen como interferómetros astronómicos y la técnica se denomina síntesis de apertura . Las aperturas 'virtuales' de estos arreglos son similares en tamaño a la distancia entre los telescopios. A partir de 2005, el tamaño de la matriz de registro es muchas veces el diámetro de la Tierra , utilizando telescopios de interferometría de línea de base muy larga (VLBI) basados en el espacio , como el HALCA japonés (Laboratorio altamente avanzado para comunicaciones y astronomía) VSOP (Programa de observatorio espacial VLBI) satélite .
La síntesis de apertura ahora también se está aplicando a telescopios ópticos que utilizan interferómetros ópticos (conjuntos de telescopios ópticos) e interferometría de enmascaramiento de apertura en telescopios reflectantes individuales.
Los radiotelescopios también se utilizan para recoger radiación de microondas , que tiene la ventaja de poder atravesar la atmósfera y las nubes de polvo y gas interestelares.
Algunos radiotelescopios son utilizados por programas como SETI y el Observatorio de Arecibo para buscar vida extraterrestre.
Telescopios de rayos x
Los rayos X son mucho más difíciles de captar y enfocar que la radiación electromagnética de longitudes de onda más largas. Los telescopios de rayos X pueden usar ópticas de rayos X , como los telescopios Wolter compuestos por espejos de "mirada" 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 rotada y una hipérbola o elipse . En 1952, Hans Wolter describió 3 formas en que se podía construir un telescopio utilizando solo este tipo de espejo. [16] [17] Ejemplos de observatorios que utilizan este tipo de telescopio son el Observatorio Einstein , ROSAT y el Observatorio de Rayos X Chandra . Para 2010, los telescopios de rayos X de enfoque de Wolter son posibles hasta energías de fotones de 79 keV. [15]
Telescopios de rayos gamma
Los telescopios de rayos X y rayos gamma de mayor energía se abstienen de enfocar completamente y usan máscaras de apertura codificadas : los patrones de la sombra que crea la máscara se pueden reconstruir para formar una imagen.
Los telescopios de rayos X y rayos gamma suelen instalarse en satélites en órbita terrestre o globos de alto vuelo, 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 .
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 regulares, requiere una mayor especialización. Un ejemplo de este tipo de observatorios es VERITAS .
Un descubrimiento en 2012 puede permitir enfocar telescopios de rayos gamma. [18] A energías de fotones superiores a 700 keV, el índice de refracción comienza a aumentar de nuevo. [18]
Otros tipos de telescopios
La astronomía no se limita a utilizar radiación electromagnética. Se puede obtener información adicional detectando otras señales, con detectores análogos a los telescopios. Estos son:
- Los telescopios de rayos cósmicos detectan los rayos cósmicos y, por lo general, consisten en una serie de diferentes tipos de detectores distribuidos en un área grande.
- Los instrumentos energéticos de átomos neutros estudian la magnetosfera de varios cuerpos detectando átomos eléctricamente neutros de movimiento rápido creados por el viento solar .
- Detectores de neutrinos , el equivalente a los telescopios de neutrinos , utilizados para la astronomía de neutrinos . Consisten en una gran masa de agua y hielo , rodeados por una serie de detectores de luz sensibles conocidos como tubos fotomultiplicadores . La dirección de origen de los neutrinos se determina reconstruyendo el camino de las partículas secundarias dispersadas por los impactos de los neutrinos, a partir de su interacción con múltiples detectores.
- Los detectores de ondas gravitacionales , el equivalente a los telescopios de ondas gravitacionales , se utilizan para la astronomía de ondas gravitacionales . Las ondas gravitacionales, causadas por violentas colisiones en el espacio, se detectan mediante mediciones extremadamente precisas del cambio de longitud de las grandes estructuras terrestres.
Tipos de montura
Una montura de telescopio es una estructura mecánica que sostiene un telescopio. Los soportes de telescopio están diseñados para soportar la masa del telescopio y permitir una orientación precisa del instrumento. Se han desarrollado muchos tipos de soportes a lo largo de los años, y la mayor parte del esfuerzo se ha realizado en sistemas que pueden seguir el movimiento de las estrellas a medida que la Tierra gira. Los dos tipos principales de monturas de seguimiento son:
- Monte Altazimuth
- Montura ecuatorial
- Cenit
- Tránsito
En el siglo XXI, aunque no era una estructura , era más popular un tipo de sistema de control llamado telescopio GoTo . En este caso, un sistema de software de computadora puede dirigir en parte o en su totalidad el telescopio a una determinada coordenada en el cielo.
Opacidad electromagnética atmosférica
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 del espectro de ondas de radio. Por esta razón, no existen telescopios terrestres de rayos X o infrarrojos lejanos, ya que deben observarse desde la órbita. Incluso si se puede observar una longitud de onda desde el suelo, aún podría ser ventajoso colocar un telescopio en un satélite debido a la visión astronómica .
Imagen telescópica de diferentes tipos de telescopios
Los diferentes tipos de telescopios, que operan en diferentes bandas de longitud de onda, proporcionan información diferente sobre el mismo objeto. Juntos proporcionan una comprensión más completa.
Por espectro
Telescopios que operan en el espectro electromagnético :
| Nombre | Telescopio | Astronomía | Longitud de onda |
|---|---|---|---|
| Radio | Radio telescopio | Radioastronomía ( astronomía de radar ) | más de 1 mm |
| Submilimétrico | Telescopios submilimétricos * | Astronomía submilimétrica | 0,1 mm - 1 mm |
| Infrarrojo lejano | - | Astronomía del infrarrojo lejano | 30 μm - 450 μm |
| Infrarrojo | Telescopio infrarrojo | Astronomía infrarroja | 700 nm - 1 mm |
| Visible | Telescopios de espectro visible | Astronomía de luz visible | 400 nm - 700 nm |
| Ultravioleta | Telescopios ultravioleta * | Astronomía ultravioleta | 10 nm - 400 nm |
| radiografía | Telescopio de rayos x | Astronomía de rayos x | 0,01 nm - 10 nm |
| Rayo gamma | - | Astronomía de rayos gamma | menos de 0.01 nm |
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Ver también
- Masa de aire
- Fabricación de telescopios aficionados
- Resolución angular
- Estándares abiertos ASCOM para el control informático de telescopios
- Máscara de Bahtinov
- Telescopio bióptico
- Máscara carey
- Escudo de rocío
- Dynameter
- número f
- Primera luz
- Máscara de Hartmann
- Problema de ojo de cerradura
- Microscopio
- Lenguaje de marcado de telescopio remoto
- Telescopio robótico
- Cronología de la tecnología de telescopios
- Cronología de telescopios, observatorios y tecnología de observación
Referencias
- ^ Compañía, Houghton Mifflin Harcourt Publishing. "La entrada del diccionario de la herencia americana: TELESCOPE" . www.ahdictionary.com .
- ↑ Sobel (2000, p.43) , Drake (1978, p.196)
- ^ Rosen, Edward, El nombre del telescopio (1947)
- ^ galileo.rice.edu El Proyecto Galileo> Ciencia> El telescopio de Al Van Helden: La Haya discutió las solicitudes de patente primero de Hans Lipperhey de Middelburg, y luego de Jacob Metius de Alkmaar ... otro ciudadano de Middelburg, Zacharias Janssen es a veces asociado con la invención
- ^ "NASA - Historia del telescopio" . www.nasa.gov .
- ^ Loker, Aleck (20 de noviembre de 2017). Perfiles de la historia colonial . Aleck Loker. ISBN 978-1-928874-16-4 - a través de Google Books.
- ^ Patrick Moore, Anuario de astronomía 2008, WW Norton. - 2007, Página 201
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- ^ a b "NuStar: Instrumentación: Óptica" . Archivado desde el original el 1 de noviembre de 2010.
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Otras lecturas
- Astronomía contemporánea - Segunda edición , Jay M. Pasachoff , Saunders Colleges Publishing - 1981, ISBN 0-03-057861-2
- Elliott, Robert S. (1966), Electromagnetismo , McGraw-Hill
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- Wade, Nicholas J .; Finger, Stanley (2001), "El ojo como instrumento óptico: de la cámara oscura a la perspectiva de Helmholtz", Perception , 30 (10): 1157-1177, doi : 10.1068 / p3210 , PMID 11721819 , S2CID 8185797
enlaces externos
- Galileo a Gamma Cephei: la historia del telescopio
- El proyecto Galileo: el telescopio de Al Van Helden
- "Los primeros telescopios". Parte de una exhibición de Cosmic Journey: A History of Scientific Cosmology por el Instituto Americano de Física
- Taylor, Harold Dennis; Gill, David (1911). . Encyclopædia Britannica . 26 (11ª ed.). págs. 557–573.
- Fuera de la óptica: otros tipos de telescopios
- Gray, Meghan; Merrifield, Michael (2009). "Diámetro del telescopio" . Sesenta símbolos . Brady Haran para la Universidad de Nottingham .
