Álvaro López García - Técnicas de observación en astronomía óptica

1.3 Desarrollo histórico

El desarrollo histórico de la Astronomía puede resumirse en las etapas siguientes:

1.3.1 Observación visual (ojo)

Iniciada por el Hombre primitivo , se basa en la sucesión del día y la noche, las fases lunares, las estaciones, etc. Toda la Astronomía antigua (fundamentalmente china, caldea y griega), se realizó de este modo y condujo a descubrimientos notables: periodicidad de los eclipses, posiciones geográficas, duración del año, etc.

Los primeros catálogos estelares se atribuyen a los griegos, autores también de la primera escala de magnitudes luminosas. Fue Hiparcoel autor del primer catálogo, que contenía unas 1.000 estrellas con una precisión de 1’ de arco, límite alcanzable por el ojo humano. Se debe a Eratóstenesla primera medida del radio terrestre y a Aristarco de Samosla estimación de las distancias al Sol y a la Luna. La escala griega de magnitudes visuales se basaba en los valores dados a las estrellas más brillantes (1 a magnitud) y las más débiles observables a simple vista (6 a magnitud).y sigue siendo la base de las magnitudes estelares actuales.

1.3.2 El telescopio

Su descubrimiento por Galileo Galilei ( figura 1.1 ), a comienzos del s. XVII, abrió las puertas a una revolución en la Astronomía, permitiéndo la observación detallada del sistema solar (manchas solares, detalles del disco lunar, satélites principales de Júpiter, forma irregular del contorno de Saturno).

Figura 1.1.- Telescopio de Galileo

La resolución y la luminosidad del telescopio, muy superiores a l as del ojo humano, no han cesado de incrementarse, alcanzando valores sólo limitados por los efectos atmosféricos.

1.3.3 Círculos graduados y micrómetros

Figura 1.2.- Esfera armilar

Introducidos en el siglo XVIII, son elementos indispensables, asociados a los telescopios, para la confección de catálogos de alta precisión y la observación de fenómenos transitorios (movimientos de satélites, pasos de planetas sobre el disco solar, estrellas binarias). Su precisión actual (modernos círculos meridianos e instrumentos geodésicos ), supera el segundo de arco (1”).

1.3.4 Los siglos XIX y XX

El siglo XIX aporta dos descubrimientos notables:

A comienzos de siglo se obtienen los primeros espectrosdel Sol por Fraunhofer y su correspondencia con algunos elementos existentes en la Tierra. Con ello se demuestra que es posible conocer la naturaleza y composición de los astros, en contra de lo que se sostenía desde la Antigüedad. El desarrollo de la Espectroscopía , asociada al registro fotográfico, ha sido permanente a lo largo del s. XX y prosigue en la actualidad con las técnicas CCD.

Figura 1.3.- Esquema del espectroscopio de Fraunhofer

A mediados del siglo XIX se introduce la fotografíaen la Astronomía, en un proceso que se ha generalizado y mantenido durante el siglo XX. Los brillos relativos , la magnitudes límite y las posiciones de los astros mejoraron considerablemente, gracias a la capacidad de integración en el tiempo y a la estabilidad de la placa fotográfica , que permite realizar medidas precisas mucho tiempo después del registro de las imágenes.

Aunque esta técnica está siendo reemplazada por las imágenes CCD , los archivos de placas obtenidos desde finales de XIX y durante todo el siglo XX contienen un verdadero tesoro de información (se estima en más de tres millones el número de placas astronómicas almacenadas en todo el mundo), en muchos casos inédita. El proyecto internacional de la Carte du Cielfue el primero en su género e incluyó a numerosos centros astronómicos de anbos hemisferios.

El siglo XX contempla el desarrollo de la Electrónicaen todos sus campos (instrumental, comunicaciones, informática) y de ello se beneficia la Astronomía. Como técnicas de amplia difusión podemos citar la Fotometría y las cámaras CCD , cuyos sensores han sustituido a la fotografía en muchas aplicaciones.

La Astronomía espacial, a partir de 1960, elimina los efectos de la atmósfera y permite el registro de zonas del espectro electromagnético invisibles desde el suelo, con una calidad inalcanzable desde el mismo.

Los resultados han sido espectaculares, tanto para la Astrofísica (Rayos Gamma y Rayos X, UV, IR, etc.) como para la Astronomía (satélites astrométricos) y la Geodesia espacial .

Cada envío de sondas a diversos astros del sistema solar (planetas, asteroides, cometas) aporta oleadas de nueva información, que está transformando nuestro entorno espacial en un lugar complejo pero cada vez mejor conocido.

De hecho, podemos considerar cada vez más la Astronomía como una Ciencia física capaz de experimentar con los objetos propios de su estudio.

1.4 Astronomía Óptica

Revisemos ahora la situación presente de la Astronomía Óptica , en torno a la cual se desarrolla el contenido de este manual.

Su marco de actuación es el llamado espectro visible, que coincide aproximadamente con el conjunto de longitudes de onda a los que es sensible el ojo humano. Corresponde con la llamada ventana ópticade la atmósfera. La ventana radio, parcialmente transparente para un conjunto de ondas largas, es la fuente de datos de la Radioastronomía .

El objetivo de la Astronomía Ópticaes la obtención de datos sobre:

• Posiciones ; se obtienen mediante la Astronomía Esférica o Astrometría .

• Brillos ; dan lugar a las magnitudes y ‘colores’ de las estrellas mediante la Fotometría .

• Composición ; según el método de obtención y la resolución, aplicaremos Fotometría o Espectroscopía .

• El proceso de medida incluye los elementos siguientes:

— La captación de luz , que depende de la apertura del telescopio, de su poder resolutivo y del centelleo atmosférico.

— El análisis de la luz , que es muy variado, según el tipo de datos y la forma de registro: filtros o prisma-red de difracción.

— El detector empleado puede ser de muchos tipos, tales como placas fotográficas, tubos fotomultiplicadores, semiconductores, cámaras CCD, alta energía (satélites) o radio (radioastronomía).

— El registro de los datos, tradicionalmente fotográfico o sobre soporte de papel, se realiza hoy casi exclusivamente por medios electrónicos (ordenador).

• La eficienciadel sistema formado por el conjunto

colector + sistema de análisis + registro