Óptica adaptativa: evitar la atmósfera creando estrellas artificiales

Uno de los problemas de tratar de observar el Universo desde la Tierra es que la misma atmósfera que nos protege hace de barrera natural para muchos tipos de luz altamente importantes para la obtención de imágenes nítidas y con valor científico. Una solución a este problema es sacar los telescopios al espacio y evitar así la atmósfera, pero esto hace que la construcción de un telescopio sea mucho más cara, además de limitar bastante el tamaño del mismo y su vida útil.

Los grandes telescopios espaciales son capaces de observar con un detalle inimaginable objetos muy muy lejanos como las galaxias pero… ¿existe alguna forma de conseguir esa nitidez y calidad de imagen desde la Tierra?

La respuesta es la óptica adaptativa.

¿Qué es la óptica adaptativa?

En muy resumidas cuentas, la óptica adaptativa consiste en un espejo capaz de deformarse en tiempo real para corregir los defectos en las imágenes causadas por la atmósfera.

Y es que la atmósfera no solo bloquea determinados tipos de luz, algo que es totalmente insalvable, si no que dependiendo de condiciones tales como la humedad, temperatura, partículas en suspensión… el mal seeing de la atmósfera puede hacer que una noche aparentemente perfecta sea totalmente desastrosa para la observación astronómica.

Gracias a la óptica adaptativa, los telescopios equipados con esta tecnología pueden corregir esos defectos atmósféricos deformando un espejo corrector situado antes del sensor del telescopio, lo cual puede llegar a incrementar hasta en 40 veces la resolución del telescopio equiparando los resultados a los obtenidos por los telescopios espaciales.

La óptica adaptativa crea estrellas artificiales en el firmamento

Para que el ordenador que controla este sistema sepa cómo debe deformar el espejo corrector del telescopio, puede utilizar dos medios distintos para según qué resultados.

Una de estas vías pasa por tomar alguna o algunas estrellas de referencia para saber cómo está afectando la atmósfera a la observación del telescopio. Las cefeidas son buenas estrellas de referencia ya que su luminosidad es común y estable en el tiempo, por tanto se puede comparar cómo es la luz esperada de esa estrella con la luz registrada, sabiendo así el error causado por la atmósfera.

Pero estas estrellas tan concretas no se encuentran en cualquier parte del cielo, por lo que otro camino y más espectacular es la creación de estrellas artificiales en el campo visual del telescopio, cerca del objeto celeste que se desea estudiar.

Mediante uno o varios rayos láser, la óptica adaptativa puede crear estrellas artificiales de referencia en el cielo con una determinada longitud de onda, permitiendo al espejo deformarse de la manera adecuada para observar determinados objetos en una longitud de onda muy concreta con mucha nitidez.

Las cuatro unidades telescópicas que conforman el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Paranal del ESO están equipadas con óptica adaptativa capaz de crear estrels artificiales.
Las cuatro unidades telescópicas que conforman el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Paranal del ESO (Chile) están equipadas con óptica adaptativa capaz de crear estrellas artificiales. Fuente: ESO.
Detalle de los láseres de la óptica adaptativa del VLT.
Cañones láser del VLT en detalle. Créditos: ESO

Este medio es especialmente útil cuando se quiere observar algún objeto celeste (en especial la galaxias) en el espectro de los infrarrojos. Pero aunque la tecnología es asombrosa y verdaderamente multiplica por mucho la resolución del telescopio, no es infalible.

La corrección efectuada por la óptica adaptativa será mejor cuanta menos distancia exista entre la estrella artificial y el objeto que se desea observar, por lo que esta tecnología solo permite mejorar imágenes de regiones del cielo muy pequeñas.

Funcionamiento de la óptica adaptativa. Fuente: Instituto de Astrofísica de Canarias

Como puede observarse en las siguientes imagenes comparativas, la óptica adaptativa mejora notablemente la nitidez y definición de las imágenes capturadas por los telescopios.

Imagen de la nebulosa NGC-6369 sin utilizar óptica adaptativa
Imagen de la nebulosa NGC-6369 sin utilizar óptica adaptativa. Fuente: ESO
Imagen de la nebulosa NGC-6369 utilizando óptica adaptativa
Imagen de la nebulosa NGC-6369 utilizando óptica adaptativa. Fuente: ESO
Imagen de la nebulosa NGC-6563 sin utilizar óptica adaptativa.
Imagen de la nebulosa NGC-6563 sin utilizar óptica adaptativa. Fuente: ESO
Imagen de la nebulosa NGC-6563 utilizando óptica adaptativa.
Imagen de la nebulosa NGC-6563 utilizando óptica adaptativa. Fuente: ESO

Otras utilidades de la óptica adaptativa

Además de corregir los defectos causados por la propia atmósfera, la óptica adaptativa también puede corregir los defectos causados por el propio telescopio.

Y es que por mucho cuidado durante su fabricación y montaje que se tenga, los espejos de los telescopios no son perfectos. Pequeñas irregularidades en su superficie de unas pocas micras pueden hacer que un telescopio sea totalmente inservible, como le pasó al Hubble cuando fue puesto en órbita.

Esta tecnología pemite corregir esos fallos causados por las pequeñas irregularidades de la propia óptica del aparato, lo cual hace que se pueda mejorar o dar una segunda vida a casi cualquier telescopio. De hecho, si el Hubble hubiese contado con esta tecnología, probablemente no hubiese sido necesario el enorme esfuerzo que hizo falta para repararlo una vez puesto en órbita.

Actualmente se está investigando si es posible adaptar esta tecnología a la visión humana, tratando de crear gafas o lentes de contacto capaz de deformarse para corregir la visión humana en función al objeto o la distancia que se está observando; aunque la investigación con la óptica adaptativa acaba de empezar y por ahora solo está siendo implantada en el campo de la astronomia.

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