- Vista nítida desde un solo telescopio: Por lo general, los astrónomos conectan varios telescopios para obtener imágenes claras de estrellas y galaxias distantes. Un equipo liderado por UCLA ha obtenido detalles récord de la estrella canis menor beta Utilizando un solo telescopio equipado con un dispositivo innovador llamado linterna fotónica.
- Cómo funciona: Las linternas fotónicas dividen la luz de las estrellas en muchos canales finos que capturan finos patrones espaciales. Luego, técnicas computacionales avanzadas combinan estos canales para reconstruir una imagen de alta resolución llena de detalles que de otro modo se perderían.
- Una nueva frontera para la astronomía: Este enfoque innovador podría permitir a los científicos explorar objetos que son más pequeños, más débiles y más lejanos que nunca, proporcionando nuevos conocimientos sobre la estructura oculta del universo y generando nuevos descubrimientos.
Una visión innovadora desde un solo telescopio
Por primera vez, los astrónomos han utilizado un nuevo método de obtención de imágenes en un telescopio terrestre para capturar la apariencia más detallada del disco que rodea una estrella distante. Dirigido por investigadores de UCLA, el logro reveló estructuras ocultas que nunca antes se habían visto. El avance allana el camino para que los científicos estudien los detalles más finos de las estrellas, los planetas y otros cuerpos celestes, transformando potencialmente la forma en que exploramos el universo.
La capacidad de un telescopio para revelar objetos débiles o distantes depende de su tamaño. Los telescopios más grandes pueden captar más luz, lo que les permite ver objetivos más oscuros y producir imágenes más nítidas. El nivel más alto de detalle generalmente se alcanza conectando varios telescopios para formar una matriz. Construir estos grandes instrumentos, o conectarlos, ha sido durante mucho tiempo clave para lograr la precisión necesaria para descubrir nuevas propiedades cósmicas.
Usando luz con una linterna fotónica
Utilizando un dispositivo llamado linterna fotónica, los astrónomos ahora pueden hacer un mejor uso de la luz captada por los telescopios para producir imágenes de altísima resolución. Se muestran los detalles de este progreso. Cartas de revistas astrofísicas.
“En astronomía, los detalles nítidos de las imágenes generalmente se obtienen combinando telescopios. Pero lo hicimos con un solo telescopio alimentando su luz a una fibra óptica especialmente diseñada, llamada linterna fotónica. Este dispositivo divide la luz de la estrella de acuerdo con su patrón de fluctuación, dejando detalles finos que de otro modo se perderían. Podemos reconstruir las mediciones. Una imagen de alta resolución del disco cercano de las estrellas”, dijo el primer autor y candidato a doctorado de UCLA, Yoo Jung. Kim.
Las linternas fotónicas dividen la luz entrante en múltiples canales según la forma de la onda de luz, de forma muy parecida a separar las notas de un acorde musical. Divide la luz por color, creando un espectro similar al de un arco iris. El dispositivo fue diseñado y construido por la Universidad de Sydney y la Universidad de Florida Central, y es parte del instrumento FIRST-PL desarrollado y dirigido por el Observatorio de París y la Universidad de Hawaii. El sistema está instalado en el instrumento Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics en el Telescopio Subaru en Hawaii, operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
“Lo que más me emociona es que este dispositivo combina fotónica de vanguardia con ingeniería de precisión realizada aquí en Hawái”, dijo Sébastien Viviard, miembro de la facultad de la Iniciativa de Ingeniería y Ciencia Espacial de la Universidad de Hawái. “Muestra cómo la colaboración en todo el mundo y entre disciplinas puede literalmente cambiar la forma en que vemos el universo”.
Superando los límites de la imagen tradicional
Este método de separar y analizar la luz permite una nueva forma de ver los detalles finos, logrando una resolución más nítida que las cámaras telescópicas tradicionales.
“Para cualquier telescopio de un tamaño determinado, la naturaleza ondulatoria de la luz limita la finura de los detalles que se pueden observar con una cámara de imágenes tradicional. Esto se llama límite de dispersión, y nuestro equipo está trabajando para utilizar una linterna fotónica para avanzar en esta frontera de lo que se puede lograr”, dijo Michael Fitzgerald, profesor de física y astronomía de UCLA.
“Este trabajo demuestra el potencial de la tecnología fotónica para permitir nuevos tipos de mediciones en astronomía”, afirmó Nemanja Jovanović, codirector del estudio en el Instituto de Tecnología de California. “Apenas estamos comenzando. Las posibilidades son realmente emocionantes”.
Al principio, los investigadores se enfrentaron a un desafío importante: las turbulencias en la atmósfera terrestre. El mismo efecto de centelleo que ondula el horizonte distante en un día caluroso hace que la luz de las estrellas parpadee y se distorsione a medida que pasa por el aire. Para corregir esto, el equipo del Telescopio Subaru utilizó óptica adaptativa, una tecnología que se ajusta continuamente para cancelar estas distorsiones y estabilizar las ondas de luz en tiempo real.
“Necesitamos un entorno muy estable para medir y recuperar información espacial utilizando esta fibra”, dijo Kim. “Incluso con óptica adaptativa, la linterna fotónica era tan sensible a las fluctuaciones del frente de onda que tuve que desarrollar una nueva técnica de procesamiento de datos para filtrar las turbulencias atmosféricas residuales”.
Explorando Beta Canis Minor con sorprendente detalle
El equipo probó su técnica observando la estrella Beta Canis Minoris (β CMi), ubicada a unos 162 años luz de distancia en la constelación de Canis Minor. Esta estrella está rodeada por un disco de hidrógeno que gira rápidamente. A medida que el gas en el disco se mueve, el lado que gira hacia la Tierra aparece más azul, mientras que el lado que se aleja aparece más rojo, como resultado del efecto Doppler (el mismo fenómeno que cambia el tono del sonido de un automóvil en movimiento). Estos cambios de color alteran ligeramente la posición aparente de la luz de las estrellas en función de su longitud de onda.
Al aplicar nuevos métodos computacionales, los investigadores midieron estos cambios de posición basados en el color con una precisión aproximadamente cinco veces mayor que antes. Además de confirmar la rotación del disco, descubrieron que es unidireccional.
“No esperábamos detectar tal anomalía, y será tarea de los astrofísicos que modelan estos sistemas explicar su presencia”, dijo Kim.
Una nueva forma de ver el universo
Este método innovador permitirá a los astrónomos observar objetos más pequeños y distantes con una claridad sin precedentes. Esto podría ayudar a resolver misterios cosmológicos de larga data y, en el caso del disco unidireccional alrededor de β CMi, descubrir otros completamente nuevos.
El proyecto implicó una colaboración internacional que incluyó la Iniciativa de Ingeniería y Ciencia Espacial de la Universidad de Hawaii, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de Arizona, el Centro de Astrobiología de Japón, el Observatorio de París, la Universidad de Florida Central, la Universidad de San José y la Universidad Calrose. Se incluyeron científicos.
