Álvaro López García - Técnicas de observación en astronomía óptica

TÉCNICAS DE OBSERVACIÓN EN ASTRONOMÍA ÓPTICA

Álvaro López García

UNIVERSITAT DE VALÈNCIA

Colección: Educació. Laboratori de Materials, 67

Este texto ha sido publicado en el marco de los programas desarrollados dentro de la «Convocatoria del Ministerio de Educación y Ciencia para la financiación de la adaptación de las instituciones universitarias al Espacio Europeo de Educación Superior» (septiembre de 2006)

Esta publicación no puede ser reproducida, ni total ni parcialmente, ni registrada en, o transmitida por, un sistema de recuperación de información, en ninguna forma ni por ningún medio, ya sea fotomecánico, fotoquímico, electrónico, por fotocopia o por cualquier otro, sin el permiso previo de la editorial. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra.

© Del texto: Álvaro López García, 2016

© De esta edición: Universitat de València, 2016

Maquetación: el autor

Diseño de la cubierta: Celso Hernández de la Figuera

ISBN: 978-84-9134-030-0

Índice General

TÉCNICAS DE OBSERVACIÓN EN ASTRONOMÍA ÓPTICA TÉCNICAS DE OBSERVACIÓN EN ASTRONOMÍA ÓPTICA

0.1 Introducción

1 La Astronomía como Ciencia observacional

1.1 La Astronomía

1.2 Astronomía y Física

1.3 Desarrollo histórico

1.3.1 Observación visual (ojo)

1.3.2 El telescopio

1.3.3 Círculos graduados y micrómetros

1.3.4 Los siglos XIX y XX

1.4 Astronomía Óptica

2 Naturaleza y propiedades de la Luz

2.1 Conceptos físicos

2.1.1 Ley de Coulomb

2.1.2 Campos magnéticos cósmicos

2.1.3 Leyes de Ohm, Faraday y Ampère

2.1.4 Ecuaciones de Maxwell

2.2 Propiedades de la luz

2.2.1 Reflexión

2.2.2 Refracción

2.2.3 Difusión

2.2.4 Transmisión y absorción

2.2.5 Dispersión

2.2.6 Interferencias

2.2.7 Difracción

2.2.8 Polarización

2.3 Fórmulas de la radiación

2.3.1 Ley de radiación de Planck (1900)

2.3.2 Ley de Stefan-Boltzmann

2.3.3 Ley de desplazamiento de Wien

2.3.4 Presión de radiación

2.4 Magnitudes y brillos

2.4.1 Tipos de magnitudes

2.4.2 Indices de color

2.4.3 Magnitud bolométrica

2.4.4 Luminosidades

3 Colectores luminosos

3.1 Introducción

3.2 Sistemas ópticos

3.2.1 Lentes convergentes

3.2.2 Lentes divergentes

3.2.3 Espejos

3.3 Telescopios

3.3.1 Energía recibida

3.3.2 Resolución angular y poder resolutivo

3.3.3 Focos de los telescopios

3.3.4 Sistemas catadriópticos

3.4 Monturas de los telescopios

3.5 Comparativa de telescopios

3.6 Efectos atmosféricos

3.6.1 La atmósfera terrestre

3.6.2 Refracción astronómica

3.6.3 Influencia de la refracción en las coordenadas

3.6.4 Otros efectos atmosféricos

4 Analizadores de la luz

4.1 Filtros

4.1.1 Definiciones y unidades

4.1.2 Especificaciones de los filtros

4.1.3 Clasificación de los filtros

4.1.4 Filtros interferenciales

4.2 Prisma óptico

4.2.1 Geometría del prisma

4.2.2 Dispersión de un prisma

4.2.3 Poder resolutivo de un espectroscopio de prisma

4.2.4 Prismas acromáticos y de visión directa

4.3 Redes de difracción

4.3.1 I. Introducción

4.3.2 II. Teoría

4.4 Espectrógrafos

4.4.1 Espectrógrafos de prisma

4.4.2 Espectrógrafos de red plana

4.4.3 Espectrógrafos de red cóncava

5 Detectores

5.1 El ojo como detector

5.1.1 El telescopio: mejora de resolución y sensibilidad

5.1.2 El ojo y el color

5.1.3 El ojo y el brillo de los astros: el sistema de magnitudes

5.1.4 El descubrimiento de la luz invisible: el infrarrojo y el ultravioleta

5.2 La placa fotográfica

5.2.1 Bidimensionalidad: astrometría

5.2.2 Fotometría fotográfica

5.2.3 La emulsión fotográfica

5.2.4 Procesado fotográfico

5.2.5 La medida de imágenes estelares

5.3 El fotómetro fotoeléctrico

5.3.1 Los inicios de los detectores eléctricos

5.3.2 Características de los detectores fotoeléctricos

5.3.3 La variedad de detectores eléctricos

5.3.4 Fotocátodos

5.3.5 Estructura de un fotomultiplicador

5.3.6 Unidimensionalidad de los fotómetros fotoeléctricos

5.4 Los sensores CCD

5.4.1 Estructura y funcionamiento del sensor CCD

5.4.2 Características de un detector CCD

5.5 Detectores de alta frecuencia

6 Fotometría

6.1 Extinción atmosférica

6.2 Sistemas fotométricos

6.2.1 Introducción

6.2.2 Sistemas de banda ancha

6.2.3 Sistemas de banda intermedia y estrecha

6.2.4 Relaciones de transformación

7 Espectroscopía

7.1 Introducción

7.2 Modelo atómico: el átomo de Bhor

7.3 Tipos espectrales y clases de luminosidad

7.4 Diagrama Hertzsprung-Russell

7.5 Diagrama HR de los cúmulos estelares. Evolución estelar

7.5.1 Cúmulos galácticos o abiertos

7.5.2 Cúmulos globulares

7.6 Poblaciones estelares. Formación estelar

7.6.1 Formación estelar

7.6.2 Evolución estelar

8 Astrometría

8.1 Técnicas de observación

8.1.1 Observaciones absolutas y relativas. Instrumentación

8.1.2 Preparación de observaciones

8.1.3 Tipos de observaciones

8.1.4 Realización de las observaciones

8.2 Medida de placas e imágenes CCD

8.2.1 Medida de placas

8.2.2 Medida de imágenes CCD

8.2.3 Reducción de posiciones

8.2.4 Análisis de resultados

8.2.5 Automatización del proceso

9 Bibliografía consultada

9.1 Series de libros de contenido general sobre temas abordados en este libro

9.2 Textos consultados en la redacción de los capítulos del libro

9.3 Información complementaria, agrupada según su contenido

9.4 Material complementario en formato digital

A mis nietos Alvaro, Manuel y Sani. Que puedan hacerse personas en un mundo mejor. Que sepan distinguir entre 'ser' y 'tener'.

Agradecimientos

Antes de entrar en materia, no puedo dejar de mencionar a varios amigos y colaboradores que, a lo largo de los pasados años, han participado de alguna manera en la realización de este trabajo:

Leonid Yagudin , investigador del observatorio de Pulkovo, que como profesor invitado realizó varias estancias en el OAUV. A él se deben parte de las figuras incluídas en el libro.

José Antonio Moraño , alumno y luego colaborador asiduo del OAUV durante varios años,que participó activament e en diversas tareas.

Enric Marco , Técnico Superior de Laboratorio y encargado del Aula de Astronomía del DAA y Fernando Ballesteros , Jefe de Instrumentación del OAUV, han revisado parte del documento original y aportado sus comentarios y sugerencias.

No debo olvidar la repetida y eficiente colaboración de Sofía Fuentes, Oficial de Laboratorio de Informática del OAUV, en la instalación y puesta a punto de sistemas operativos y software auxiliar en mi ordenador personal. También ha participado en la mejora de muchas figuras y del formato final del libro. Sin su ayuda mi trabajo hubiera sido mas difícil y peor el resultado.