Las variaciones en la temperatura, la presión y la humedad de la atmósfera producen cambios en el índice de refracción del aire. Estos cambios hacen que los rayos de luz no sigan un camino recto sino que se desvíen y que, por lo tanto, cada uno de ellos siga un camino óptico distinto, provocando que la imagen de un objeto observado se deforme y pierda definición.

Este efecto es muy notorio, por ejemplo, cuando observamos un objeto distante en un día caluroso sobre el horizonte, en particular si lo observamos sobre el pavimento. En menor grado, por supuesto, este efecto hace que la imagen de una estrella se vea ensanchada sin importar la calidad óptica del telescopio. Cada objeto se ve como una mancha y no se pueden distinguir objetos muy próximos unos a otros.

Esto ha limitado siempre la observación del cielo desde la Tierra y no basta con construir telescopios cada vez más grandes. Ni siquiera en los mejores observatorios del mundo, donde la calidad de la atmósfera es óptima, se podrían distinguir dos objetos separados 1 cm a una distancia de 4 km (0.5 segundos de arco), lo cual implica una gran limitación para observar el universo lejano. Por lo tanto, resulta que no es el buen diseño ni la calidad de la óptica del telescopio lo que limita su resolución espacial (su capacidad para distinguir dos objetos adyacentes), sino la turbulencia atmosférica, denominada también seeing.

El uso de telescopios espaciales como el Telescopio Espacial Hubble es una solución a este problema, pero su alto costo de fabricación y lo complejo de su operación y mantenimiento hace poco viables otros proyectos de este tipo.

Queda entonces una alternativa: conocer el comportamiento de la atmósfera, medir su efecto sobre la luz que llega de los objetos estelares y compensarlo. A esta técnica se le conoce ahora como óptica adaptativa.

En los últimos años, muchos de los trabajos más importantes en astronomía están relacionados con esta técnica, sin la cual la calidad de las imágenes de los nuevos grandes telescopios no sería mucho mejor que la de un telescopio de 1 m.

Pero hablemos de las diversas técnicas instrumentales involucradas. En primer lugar, se requiere de un sensor de frente de onda, el cual se encargará de medir la distorsión de la fase del frente de onda de la luz recibida. Luego, se requiere de un espejo deformable, el cual adaptará su superficie para compensar la deformación del frente de onda que recibe, reflejando un frente de onda corregido, es decir, un conjunto de rayos de luz donde los efectos atmosféricos han desaparecido. Finalmente, se requiere de un sistema de control manejado por una computadora, el cual se encargará de procesar lo que detecta el sensor de frente de onda, de calcular cuánto se ha deformado éste y de dar las instrucciones necesarias al espejo deformable para que se adapte al frente de onda, corrigiéndolo.

Para medir el frente de onda es necesario contar con una estrella de referencia cercana al objeto en estudio, ya que la turbulencia atmosférica varía espacialmente. Pero dicha estrella debe ser suficientemente brillante como para poder hacer medidas de frente de onda en unos milisegundos. Esto restringe la zona del cielo en la que es posible utilizar un sistema de óptica adaptativa, ya que la probabilidad de encontrar una estrella de tales características es más bien baja.

Así surgió la idea de crear estrellas de referencia artificiales. Para esto se transmite un láser de alta potencia desde un lugar cercano al telescopio y dirigido a un punto en el cielo cercano al objeto que se está estudiando. Las partículas suspendidas en la atmósfera dispersan la luz recibida y la luz que regresa es detectada por el sensor de frente de onda para medir la distorsión introducida por la atmósfera.

La estrella de referencia más usada es la que se produce por la dispersión de la luz del láser en moléculas de sodio ubicadas en las partes altas de la atmósfera, a unos 90 km de altura.

Lo más nuevo en la óptica adaptativa es la óptica adaptativa multiconjugada, cuyo propósito es, mediante el uso de más de un espejo deformable, ampliar la porción de la imagen que puede corregirse

• Siguiente
• Atrás
• Regresar a Óptica