Telescopios

Definición

Se denomina telescopio al instrumento óptico que permite observar objetos lejanos con mucho más detalle que a simple vista al captar radiación electromagnética, tal como la luz. Es un utensilio fundamental en astronomía, y cada desarrollo o perfeccionamiento de este instrumento ha permitido avances en nuestra comprensión del Universo.

El telescopio de Newton

Gracias al telescopio, desde que Galileo Galilei en 1610 lo usó para observar la Luna, el planeta Júpiter y las estrellas, el ser humano pudo, por fin, empezar a conocer la verdadera naturaleza de los cuerpos celestes que nos rodean y nuestra ubicación en el universo.

Los telescopios ópticos son una subclase de los telescopios, de los que existen otros tipos, como los radiotelescopios, los telescopios infrarrojos o los ultravioletas. Aunque la palabra telescopio, sin más adjetivos, se asocia comúnmente a los telescopios ópticos, el desarrollo de técnicas como la interferometría astronómica o la radiotelescopía, hacen que el término abarque una serie de nuevos instrumentos con características muy distintas a las de los telescopios ópticos tradicionales.

Tipos de telescopios

Ópticos

Refractor

Un telescopio refractor es un sistema óptico centrado, que capta imágenes de objetos lejanos utilizando un sistema de lentes convergentes en los que la luz se refracta.

Reflector

Un telescopio reflector es un telescopio óptico que utiliza espejos en lugar de lentes para enfocar la luz y formar imágenes. Los telescopios reflectores o Newtonianos utilizan dos espejos, uno en el extremo del tubo (espejo primario), que refleja la luz y la envía al espejo secundario y este la envía al ocular. Este tipo de telescopio se lo debemos a Sir Isaac Newton.

Catadióptrico

Es básicamente un telescopio compuesto que utiliza tanto lentes como espejos. Existen varios diseños.

Cassegrain

El Cassegrain es un tipo de telescopio reflector que utiliza tres espejos.

Telescopios ópticos terrestres

Observatorios de canarias

Los Observatorios de Canarias (OOCC), que engloban el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM) en La Palma y el Observatorio del Teide (OT) en Tenerife, albergan los telescopios e instrumentos de unas 60 instituciones pertenecientes a más de 20 países. Se trata de la mayor colección de instalaciones observaciones ópticas e infrarrojas para astrofísica dentro de la Unión Europea. Varios experimentos de astrofísica de altas energías y el estudio del fondo cósmico de microondas completan la batería de instalaciones disponibles en los observatorios. La excelente calidad astronómica del cielo de las Islas Canarias, caracterizada en detalle y protegida por ley, hace de estos observatorios una “reserva astronómica” localizada en España y abierta a la comunidad científica internacional desde la firma del Tratado Internacional de Cooperación en Astrofísica de 1979.

Observatorio del Teide

La Astrofísica en Canarias comenzó, a comienzos de la década de los sesenta, en este Observatorio, situado en Izaña (Tenerife), a 2.390 m de altitud, en un paraje donde concurren los términos municipales de La Orotava, Fasnia y Güímar. Su primer telescopio, instalado por la Universidad de Burdeos, empezó a funcionar en 1964 y con él se realizaron estudios pioneros de luz zodiacal, la luz dispersada por la materia interplanetaria.

Imagen del Observatorio del Teide. Crédito: IAC

Su situación geográfica (entre los observatorios solares del este y del oeste), unida a la transparencia y excelente calidad astronómica de su cielo, han contribuido a que el Observatorio del Teide se reserve preferentemente al estudio del Sol. Por esta razón, se concentran en él los mejores telescopios solares europeos, como el GREGOR, de 1,5 m de diámetro, y quizá el futuro European Solar Telescope (EST), que con 4 m de diámetro será el mayor en Europa para estos estudios. También fue precisamente en este observatorio donde nació la Heliosismología en 1979, una técnica que permite conocer el interior de nuestra estrella a partir de sus vibraciones.

El Observatorio del Teide alberga igualmente otro tipo de excelentes telescopios profesionales, entre los que se encuentran nocturnos de diseño clásico, robóticos u operados de forma remota y experimentos para medir la radiación del fondo cósmico de microondas. Con ellos se ha hecho el seguimiento de los cometas más importantes de los últimos años, incluido el choque del cometa P/Shoemaker-Levy contra Júpiter y se ha obtenido el mapa a gran escala del centro de la Vía Láctea. También se han realizado importantes descubrimientos, como la detección de la primera enana marrón (“Teide 1”), tránsitos de planetas extrasolares o la confirmación de la presencia de las anisotropías (“cosmosomas”) en el fondo de microondas.

Telescopios en el observatorio: Telescopio Carlos Sanchez (TCS), Telescopio Solar GREGOR, Stella Robotic Observatory, Optical Ground Station (OGS), ARTEMIS, Télescope Heliografic pour l'Étude du Magnétisme et de l'Instabilité Solaire (THEMIS), IAC80 Telescope, Vacuum Tower Telescope (VTT), MONS.

Observatorio del Roque de los Muchachos

En el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM), al borde del Parque Nacional de la Caldera de Taburiente, a 2.396 m. de altitud y en el término municipal de Garafía (La Palma), se encuentra una de las baterías de telescopios más completa del mundo.

Imagen del Observatorio Roque de los muchachos. Crédito: IAC.


Gracias al cielo de La Palma, este observatorio reúne las mejores condiciones para la investigación astronómica y, por ello, está atrayendo a algunos de los telescopios gigantes del futuro así como a la nueva generación de telescopios Cherenkov destinada al estudio del universo en rayos gamma de muy alta energía.

Actualmente dispone del mayor telescopio óptico e infrarrojo del mundo así como de una veintena de otros telescopios e instrumentos astronómicos para distintos tipos de estudio: observaciones nocturnas, robóticas, Física solar y Astrofísica de Altas Energías. Con estos telescopios se han hecho grandes avances en el estudio del Universo, como la obtención de la galaxia más profunda de la galaxia más lejana o la confirmación de la existencia de los agujeros negros y de la expansión acelerada del Universo.

Aparte de las actividades científicas, el Instituto de Astrofísica de Canarias realiza numerosas tareas de divulgación para que los conocimientos astronómicos lleguen a todos los públicos. Para ello, en determinadas épocas del año, se organizan visitas de colegios y grupos a sus Observatorios, tanto al Observatorio del Roque de los Muchachos como al Observatorio del Teide.

La Residencia del Observatorio del Roque de los Muchachos consta de una serie de instalaciones (dormitorios diurnos y nocturnos, cocina y comedor, recepción, salas de estar y de juegos, etc.), con objeto de prestar un servicio a todo el personal científico y técnico vinculado al Observatorio que lo precise.

Telescopios en el observatorio: Large Size Telescope (LST), The MAGIC Telescopes, Gran Telescopio CANARIAS (GTC), William Herschel Telescope (WHT), New Robotic Telescope (NRT), Telescopio Nazionale Galileo (TNG), First G-APD Cherenkov Telescope (FACT), Nordic Optical Telescope (NOT), Isaac Newton Telescope (INT).

Observatorio Paranal

El Observatorio Paranal es un observatorio astronómico óptico operado por la European Southern Observatory (ESO) ubicado en la comuna de Taltal, en la Región de Antofagasta, Chile.

Se encuentra sobre el Cerro Paranal en el desierto de Atacama, perteneciente a la cordillera de la Costa, a 2635,43 m s. n. m., a 130 km al sur de Antofagasta y a 12 km de la costa.

El Observatorio Paranal se compone por el Very Large Telescope (VLT).

El VLT, Very Long Telescope

El conjunto del Telescopio Muy Grande (Very Large Telescope, VLT) es, hasta el momento, el buque insignia de la astronomía terrestre europea de nuestra era. Es el instrumento óptico más avanzado del mundo. Consta de cuatro Telescopios Unitarios (Unit Telescopes, UTs) con espejo primario de 8,2 metros de diámetro más cuatro Telescopios Auxiliares (Auxiliary Telescopes, ATs) móviles de 1,8 metros de diámetro. Los telescopios pueden funcionar conjuntamente para formar un "interferómetro" gigante, el VLT Interferometer o VLTI, que permite ver detalles con 25 veces más precisión que con telescopios individuales de mayor tamaño. Los haces de luz se combinan en el VTLI utilizando un complejo sistema de espejos situados en túneles subterráneos donde las trayectorias de luz deben mantenerse iguales, alineándose con una precisión de 1/1000 mm en distancias de unos 100 m. Con este tipo de precisión, el VLTI puede reconstruir imágenes con una resolución angular de milisegundos de arco, lo que equivaldría a distinguir los dos faros de un vehículo a una distancia similar a la que separa a la Tierra de la Luna.
Vista aérea del VLT. Crédito. IAC

Los Telescopios de 8,2 metros de diámetro también pueden utilizarse individualmente. Con uno de ellos, se pueden obtener imágenes de objetos celestes muy débiles, llegando a la magnitud 30 tras una hora de exposición. Esto equivale a poder ver objetos que son cuatro mil millones de veces más débiles que el límite detectable por el ojo humano.

Observatorios de Mauna Kea

Los observatorios de Mauna Kea son un conjunto de Observatorios astronómicos situados cerca del volcán inactivo Mauna Kea, en la isla de Hawái, Estados Unidos.

En general, el Mauna Kea es un lugar ideal para observaciones astronómicas por sus cielos oscuros y buena visión (seeing), dado que su cumbre se encuentra más arriba del 40 % de la atmósfera, el 90 % del vapor de agua (nubes) y la capa de inversión térmica, lo que permite unas 300 noches despejadas al año. Su geología hace muy fácil llevar carreteras hasta la cumbre y abastecer observatorios astronómicos.

La cumbre de Mauna Kea es administrado por el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái. Mauna Kea es uno de los sitios más importantes de la astronomía con base en la tierra en el mundo. En la imegn el observatorio Keck I & Keck II. Crédito: ESA

Se han construido en su cima doce observatorios de diversos países, entre los que se encuentran dos de los mayores telescopios ópticos del mundo, el telescopio Keck I y II. El grupo que forman los observatorios lleva el mismo nombre que el volcán, está gestionado por la Universidad de Hawái y ha sido creado con inversiones de más de dos mil millones de dólares al año.

La construcción de diversos observatorios ha creado polémicas sobre su posible impacto ambiental (especies nativas de insectos), geológico (compactación del terreno volcánico) o cultural (terreno sagrado para las creencias religiosas locales).

Telescopios en el Mauna Kea:
UH 2,2 m, United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT), Infrared Telescope Facility (IRTF), Canadá/Francia/Hawaii Telescope (CFHT), Caltech Submilimeter Observatory (CSO), James Clerk Maxwell Telescope (JCMT), Antena del Very Long Baseline Array, Keck I & Keck II, Subaru Telescope, Gemini North, Submillimeter Array (SMA), Hoku Kea.

Radiotelescopio

Un radiotelescopio es una antena especializada y radioreceptor usado para captar ondas de radio emitidas por fuentes de radio astronómicas, generalmente a través de una gran antena parabólica (plato), o un conjunto de ellas. A diferencia de un telescopio ordinario, este puede ser usado tanto de día como de noche, ya que no capta imágenes del cosmos en luz visible sino de ondas de radio. Este tipo de telescopio es el instrumento principal de observación usado en radioastronomía, la cual estudia la porción del espectro electromagnético de radiofrecuencia emitida por objetos astronómicos.

Radiotelescopios 

ALMA

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), el mayor proyecto astronómico que existe, es un solo telescopio de diseño revolucionario, compuesto por 66 antenas de alta precisión ubicadas en el llano de Chajnantor, a 5000 metros de altitud en el norte de Chile. ALMA es una asociación internacional entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS), junto con NRC (Canadá), MOST y ASIAA (Taiwán), y KASI (República de Corea), en cooperación con la República de Chile.

Si observas de cerca las fotos de ALMA, verás que hay tres tipos diferentes de antenas. Los socios norteamericanos construyeron 25 antenas; Los socios europeos construyeron 25 antenas, y los socios de Asia Oriental construyeron 16 antenas (cuatro grandes y doce más pequeñas). Entonces, ¡todos ayudaron a construir ALMA! En total, ALMA tiene 66 antenas: cincuenta y cuatro antenas de 12 metros de diámetro y doce antenas de 7 metros de diámetro. El radiotelescopio combina las señales de cada una de ellas, funcionando como un interferómetro, en otras palabras, como un solo telescopio gigante del tamaño del conjunto total. Con formas parabólicas perfectas y una precisión equivalente a una fracción del grosor de un cabello humano, estas son unas de las antenas más precisas del mundo. A diferencia de un telescopio que se construye en un lugar y permanece allí, estas antenas son lo suficientemente sólidas como para moverse entre diferentes bases sin dañar sus mecanismos de alta precisión. Se mueven con camiones transportadores que han sido diseñados especialmente para estas antenas, los que son capaces de reposicionarlas para adaptarse a las necesidades de observación requeridas. Las antenas no necesitan una cúpula para su protección. Aunque sus reflectores están expuestos a condiciones extremas a una altitud de 5.000 metros sobre el nivel del mar en el llano de Chajnantor, enfrentando fuertes vientos y temperaturas que varían de 20 a -20 grados centígrados, e incluso nieve, las antenas están diseñadas para soportar estas condiciones.


En lo alto del llano de Chajnantor, en la Cordillera de los Andes, en Chile, el Observatorio Europeo Austral (ESO), opera, junto con sus socios internacionales, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio de vanguardia para estudiar la luz de algunos de los objetos más fríos del Universo. Esta luz tiene longitudes de onda de alrededor de un milímetro, entre el infrarrojo y las ondas de radio, por lo que se conoce como radiación milimétrica o submilimétrica. ALMA está compuesto por 66 antenas de alta precisión, repartidas a distancias que pueden alcanzar los 16 kilómetros. Esta colaboración global es el mayor proyecto astronómico basado en tierra desarrollado hasta el momento.

VLBA

El Very Long Baseline Array es una red de diez estaciones de observación ubicadas en los Estados Unidos. Cada estación consta de un plato de antena de radio de 25 metros y un edificio de control. Las señales de radio capturadas por cada antena se amplifican, digitalizan y registran. Los datos registrados se envían luego a Socorro, NM para ser procesados por una poderosa computadora conocida como correlador. Al combinar sus datos, las estaciones forman una de las cámaras de radio más potentes del mundo.

Karl G. Jansky Very Large Array

El Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) es un observatorio radioastronómico situado en las Llanuras de San Agustín, entre las localidades de Magdalena y Dátil, a unos 80 km al oeste de Socorro, Nuevo México, EU. El VLA está localizado a una altitud de 2124 m s. n. m.. Forma parte del NRAO.

Características

El observatorio consiste en 27 radio antenas independientes, cada una de las cuales tiene un diámetro de disco de 25 metros y un peso de 209 toneladas. Las antenas están alineadas a lo largo de tres brazos en forma de Y (cada uno mide 21 km). Usando las vías férreas que siguen cada uno de estos brazos y una locomotora especialmente diseñada, las antenas pueden ser resituadas físicamente a un número de posiciones preparadas, permitiendo la interferometría con una base máxima de 36 km: esencialmente, el alineamiento actúa como una única antena con ese diámetro. La resolución angular más alta que puede ser alcanzada es de unos 0.05 segundos de arco.

Hay cuatro configuraciones usadas habitualmente, llamadas A (la mayor) hasta D (la menor, cuando todos los discos están a menos de 600 m del punto central). El observatorio normalmente pasa por todas las configuraciones posibles (incluidas algunas híbridas) cada 16 meses: en otras palabras, una vez que el increíble esfuerzo necesario para mover dos docenas de instrumentos científicos altamente sensibles de 209 toneladas ha sido realizado, las antenas no son movidas otra vez por un período de unos tres a cuatro meses.

Un crepúsculo nublado en el VLA. Las nubes permanecen en el crepúsculo sobre la matriz muy grande de Karl G. Jansky en su configuración más compacta. Crédito: NRAO / AUI / NSF.

El VLA sirve actualmente también de centro de control del Very Long Baseline Array (VLBA), un alineamiento VLBI de 10 discos de 25 metros situados desde Hawái en el oeste a las Islas Vírgenes de los Estados Unidos en el este que constituyen el instrumento astronómico más grande del mundo que opera a tiempo completo.

EHT, Event Horizon Telescope

Event Horizon Telescope o Telescopio del Horizonte de Sucesos (también conocido por su sigla en inglés, EHT) es un proyecto para crear un conjunto de telescopios combinando datos procedentes de estaciones de interferometría de muy larga base (very-long-baseline interferometry, o VLBI) ubicadas alrededor de la Tierra para observar el entorno más próximo al agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sagitario A*, con resolución angular comparable a su horizonte de sucesos.

El conjunto de telescopios milimétricos que actualmente forman esta red son: Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM) de México, Atacama Large Millimeter Array (ALMA) de Chile, South Pole Telescope (SPT) en el Polo Sur, Atacama Pathfinder Experiment (APEX) en Chile, James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) en Hawái, Submillimeter Array (SMA) en Hawái, Submillimeter Telescope (SMT) en Arizona y el Instituto Radioastronómico Milimétrico (IRAM) 30-m en España.

GMVA y EHT líneas de base se superponen. Esta infografía detalla las ubicaciones de los telescopios participantes del Telescopio Horizon del Evento (EHT) y el Array Global mm-VLBI (GMVA). Su objetivo es visualizar, por primera vez, la sombra del horizonte de eventos del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, así como estudiar las propiedades de la acumulación y la salida alrededor del Centro Galáctico. Crédito: ESO / O. Furtak.

Telescopios espaciales

El Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA

El telescopio espacial Hubble es una colaboración entre la ESA y la NASA. Es un observatorio espacial a largo plazo. Las observaciones se realizan en luz visible, infrarroja y ultravioleta. En muchos sentidos, el Hubble ha revolucionado la astronomía moderna, no solo al ser una herramienta eficiente para hacer nuevos descubrimientos, sino también al impulsar la investigación astronómica en general.

El telescopio espacial Hubble (en inglés Hubble Space Telescope o HST por sus siglas), o simplemente Hubble, es uno de los telescopios espaciales más renombrados de la astronomía moderna que orbita en el exterior de la atmósfera terrestre, en órbita circular alrededor del planeta Tierra a 593 kilómetros sobre el nivel del mar, con un período orbital entre 96 y 97 minutos. Bautizado en honor del astrónomo Edwin Hubble, fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 en la misión STS-31 como un proyecto conjunto de la NASA y de la Agencia Espacial Europea, inaugurando el programa de Grandes Observatorios. El Hubble puede obtener imágenes con una resolución óptica mayor de 0,04 segundos de arco.

El telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA en el espacio. Crédito: NASA/ESA


La ventaja de disponer de un telescopio más allá de la distorsión que produce la atmósfera terrestre es esencialmente que de esta manera se pueden eliminar los efectos de la turbulencia atmosférica. Además, la atmósfera absorbe fuertemente la radiación electromagnética en ciertas longitudes de onda, especialmente en el infrarrojo, disminuyendo la calidad de las imágenes e imposibilitando la adquisición de espectros en ciertas bandas caracterizadas por la absorción de la atmósfera terrestre. Los telescopios terrestres se ven también afectados por factores meteorológicos (presencia de nubes) y la contaminación lumínica ocasionada por los grandes asentamientos urbanos, lo que reduce las posibilidades de ubicación de telescopios terrestres.

Una de las características del Hubble era la posibilidad de ser visitado por astronautas en las llamadas misiones de servicio (SM, por sus siglas en inglés). Durante las misiones de servicio se podían arreglar elementos estropeados, instalar nuevos instrumentos y elevar la órbita del telescopio. Se realizaron cinco misiones de servicio (SM1, SM2, SM3A, SM3B y SM4). La última tuvo lugar en mayo de 2009 y en ella se produjo la mejora más drástica de la capacidad instrumental del Hubble, al instalarse dos nuevos instrumentos (WFC3 y COS), repararse otros dos (ACS y STIS) y mejorar otro más (FGS).​ Su sucesor científico será el telescopio espacial James Webb (JWST), cuyo lanzamiento está previsto para el año 2021.

Descripción técnica

El Hubble tiene una masa de en torno a 11 toneladas; es de forma cilíndrica, con una longitud de 13,2 m y un diámetro máximo de 4,2 m. El coste del Hubble ascendió (en 1990) a 2 800 millones de dólares estadounidenses. Inicialmente un fallo en el pulido del espejo primario del telescopio fabricado por Perkin Elmer produjo imágenes ligeramente desenfocadas debido a que su borde exterior era más plano de lo esperado (solo cuatro centésimas de milímetro) causando aberraciones esféricas. Tras esta terrible negligencia se tuvo que esperar tres años para que un transbordador tripulado (STS-6112​) pudiera instalar un sistema de corrección óptica capaz de corregir el defecto del espejo primario, denominado COSTAR (COSTAR, iniciales en inglés de óptica correctora como reemplazo axial del telescopio espacial) alcanzándose las especificaciones de resolución inicialmente previstas.

El Hubble es un telescopio de tipo reflector y su espejo primario tiene un diámetro de 2,4 m. Para la exploración del cielo incorpora en la actualidad cuatro instrumentos con capacidad de obtener imágenes y espectros, un espectrógrafo y tres sensores de guiado fino que pueden actuar como interferómetros. Para la generación de electricidad se emplean dos paneles solares que alimentan las cámaras, los cuatro motores empleados para orientar y estabilizar el telescopio, los equipos de refrigeración de los instrumentos y la electrónica del telescopio. Así mismo, el Hubble dispone de baterías recargables a partir de los paneles solares que le permiten utilizar la electricidad almacenada cuando la Tierra eclipsa el Sol, o cuando la orientación de los paneles solares no es la apropiada.

Enlaces de interés

Portal de la ESA

Portal de la NASA

El observatorio espacial Chandra de rayos X de la NASA

El Observatorio de rayos X Chandra de la NASA es un telescopio especialmente diseñado para detectar emisiones de rayos X de regiones muy calientes del Universo, como estrellas explotadas, cúmulos de galaxias y materia alrededor de los agujeros negros. Debido a que los rayos X son absorbidos por la atmósfera de la Tierra, Chandra debe orbitar por encima de ella, hasta una altitud de 139 000 km (86 500 millas) en el espacio. El Observatorio Astrofísico del Smithsonian en Cambridge, MA, alberga el Centro de rayos X Chandra que opera el satélite, procesa los datos y los distribuye a científicos de todo el mundo para su análisis. El Centro mantiene un extenso sitio web público sobre los resultados científicos y un programa educativo.

Imagen de autor del telescopio espacial de rayos X Chandra de la NASA. Crédito: NASA

Chandra lleva cuatro espejos muy sensibles anidados uno dentro del otro. Los rayos X energéticos inciden en el interior de las carcasas huecas y se enfocan en los detectores electrónicos al final del banco óptico de 9,2 m (30 pies). Dependiendo del detector que se utilice, se pueden crear y analizar imágenes o espectros muy detallados de la fuente cósmica.

Chandra ha captado imágenes de los espectaculares y brillantes restos de estrellas explotadas y ha tomado espectros que muestran la dispersión de elementos. Chandra ha observado la región alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra Vía Láctea y ha encontrado agujeros negros en todo el Universo. Chandra ha rastreado la separación de la materia oscura de la materia normal en la colisión de galaxias en un cúmulo y está contribuyendo a los estudios de materia oscura y energía oscura. A medida que continúe su misión, Chandra continuará descubriendo una ciencia nueva y sorprendente sobre nuestro Universo de alta energía.

Fue desplegado el 23 de julio del 1999.

Portal de Chandra de la NASA

El telescopio de rayos X NuSTAR de la NASA

La misión NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) ha desplegado los primeros telescopios en órbita para enfocar la luz en la región de rayos X de alta energía (3-79 keV) del espectro electromagnético. Nuestra visión del universo en esta ventana espectral ha sido limitada porque los telescopios en órbita anteriores no han empleado una óptica de enfoque verdadero, sino que han utilizado aperturas codificadas que tienen fondos intrínsecamente altos y una sensibilidad limitada.

NuSTAR está abriendo una nueva ventana al Universo al ser el primer satélite en enfocar rayos X de alta energía en imágenes nítidas. Los ojos de rayos X de alta energía de NuSTAR ven con más de 100 veces la sensibilidad de las misiones anteriores que han operado en esta parte del espectro electromagnético, y con una resolución 10 veces mejor. NuSTAR arroja luz sobre algunos de los objetos más calientes, densos y energéticos del universo.

Concepto artístico de NuSTAR en órbita. NuSTAR tiene un mástil de 10 m (30 ') que se desplegó después del lanzamiento para separar los módulos ópticos (derecha) de los detectores en el plano focal (izquierda). La nave espacial, que controla las indicaciones de NuSTAR, y los paneles solares están en el plano focal. NuSTAR tiene dos módulos ópticos idénticos para aumentar la sensibilidad. El fondo es una imagen del centro galáctico obtenida con el Observatorio de rayos X Chandra. Crédito: NASA.

NuSTAR extiende el poder de enfoque, empleado por telescopios de rayos X de baja energía como el Observatorio Chandra de la NASA, a energías más altas. Esto permite a NuSTAR utilizar el poder de penetración de los rayos X de alta energía para mirar a través del polvo y el gas, descubriendo agujeros negros y estrellas de neutrones enterradas en el corazón de la Vía Láctea, así como otras galaxias.

Durante una fase de misión primaria de dos años, NuSTAR mapeó regiones seleccionadas del cielo para:

  • Realizar un censo de estrellas colapsadas y agujeros negros de diferentes tamaños examinando las regiones que rodean el centro de la propia Vía Láctea y realizando observaciones profundas del cielo extragaláctico.
  • Mapear material recientemente sintetizado en remanentes de supernovas jóvenes para comprender cómo explotan las estrellas y cómo se crean los elementos.
  • Comprender qué impulsa los chorros relativistas de partículas de las galaxias activas más extremas que albergan agujeros negros supermasivos.

Fue desplegado el 13 de junio del 2012.

Portal de NuSTAR de la NASA.

El telescopio de rayos X XMM-Newton de la ESA

La Misión de Espejos Múltiples de Rayos X de la Agencia Espacial Europea (ESA) (XMM-Newton) fue lanzada por un Ariane 504 el 10 de diciembre de 1999. XMM-Newton es la segunda piedra angular de la ESA del Programa Científico Horizon 2000. Lleva 3 telescopios de rayos X de alto rendimiento con un área efectiva sin precedentes y un monitor óptico, el primero en un observatorio de rayos X. La gran área de recolección y la capacidad de realizar exposiciones prolongadas ininterrumpidas proporcionan observaciones muy sensibles.

Fue colocado en una órbita muy excéntrica, cuyo apogeo está a unos 114 000 km de la Tierra, mientras que el perigeo se encuentra a solo 7000 km, tardando unas 48 horas en completar una vuelta a la tierra. Al alejarse de la atmósfera terrestre se evita el bloqueo de los rayos X que ésta produce, pudiendo observarse fenómenos de muy altas energías que ocurren en el Universo.

Una representación artística del telescopio espacial XMM-Newton (misión multi-espejo de rayos X). Un estudio de datos de archivo de los telescopios espaciales de rayos X XMM-Newton y Chandra encontró evidencia de altos niveles de emisión de rayos X de las cercanas estrellas de neutrones Magnificent Seven, que pueden surgir de las hipotéticas partículas conocidas como axiones. Crédito: D. Ducros; ESA / XMM-Newton, CC BY-SA 3.0 OIG

El satélite es el mayor satélite científico construido en Europa hasta el momento, pesa 3800 kg, mide 10 m de largo y unos 16 m de ancho con los paneles solares desplegados. Tiene tres telescopios de rayos X, cada uno con 58 espejos concéntricos, diseñados de manera que se maximiza su área colectora, focalizan los rayos X en las cámaras CCD de los detectores. Esto le hace capaz de detectar fuentes de rayos X extremadamente débiles. Para identificar estas fuentes de rayos X y estudiarlas simultáneamente en otras bandas el XMM-Newton se ha completado con un monitor óptico, un telescopio de 30 cm de diámetro del tipo Ritchey-Chrétien. Este telescopio permite observar los objetos en luz ultravioleta y visible.

Los principales campos de estudio de XMM-Newton son los fenómenos cósmicos que involucran procesos muy energéticos: Explosiones de supernova, estrellas binarias interactivas, núcleos galácticos activos (AGN), cúmulos de galaxias... Otro de estos campos de interés son las estrellas de neutrones. XMM ha sido el primer observatorio en detectar la influencia del campo gravitacional de una estrella de neutrones en la luz que emite. Además, está detectando más fuentes de rayos X que cualquier otro observatorio anterior.

Dado que la atmósfera de la Tierra bloquea todos los rayos X, solo un telescopio en el espacio puede detectar y estudiar fuentes de rayos X celestes. La misión XMM-Newton está ayudando a los científicos a resolver una serie de misterios cósmicos, que van desde los enigmáticos agujeros negros hasta los orígenes del propio Universo. El tiempo de observación en XMM-Newton se pone a disposición de la comunidad científica, solicitando períodos de observación de forma competitiva.

El XMM-Newton (X-ray Multi-mirror Mission - Newton) es un observatorio espacial de rayos X nombrado en honor de Isaac Newton.

Portal del XMM-Newton de la ESA.

NICER

La  Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) es un telescopio de la NASA en la Estación Espacial Internacional, diseñado y dedicado al estudio de los extraordinarios entornos de física nuclear, electromagnética y gravitacional encarnados por las estrellas de neutrones, explorando los estados exóticos de la materia donde la densidad y las presiones son más altas que en los núcleos atómicos. Como parte del programa Explorers de la NASA, NICER habilitó la espectroscopia con resolución de rotación de las emisiones térmicas y no térmicas de estrellas de neutrones en la banda de rayos X suaves (0.2-12 keV) con una sensibilidad sin precedentes, investigando la estructura interior, los orígenes de los fenómenos dinámicos. , y los mecanismos que subyacen a los aceleradores de partículas cósmicos más poderosos conocidos. NICER logró estos objetivos mediante la implementación, después del lanzamiento, y la activación de instrumentos de espectroscopía y temporización de rayos X. NICER fue seleccionado por la NASA para pasar a la fase de formulación en abril de 2013. 

NICER-SEXTANT utiliza el mismo instrumento para probar la sincronización de rayos X para el posicionamiento y la navegación, y MXS es ​​una prueba de comunicación de sincronización de rayos X. En enero de 2018, se demostró la navegación por rayos X utilizando NICER en la ISS.

FERMI

El telescopio Fermi o telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi es un observatorio espacial diseñado para estudiar las fuentes de rayos gamma del universo con el objeto de detallar un mapa de las mismas. Dos años después de su puesta en funcionamiento, había generado un mapa de las 1451 fuentes de rayos gamma más brillantes conocidas.

Fue puesto en órbita el 11 de junio de 2008 desde el cohete Delta II y su nombre honra al físico italiano Enrico Fermi.

La misión está financiada por la NASA, el Departamento Americano de Energía (DOE) y agencias de financiación de Francia, Alemania, Italia, Japón y Suecia.

Fermi sigue una órbita circular baja (550 km de altura) con un periodo de 95 minutos. En su modo habitual de operación, los instrumentos apuntan en dirección opuesta a la de la Tierra. Un ligero balanceo, combinado con la rápida órbita, le permite cubrir todo el cielo de forma uniforme varias veces al día.

El instrumento principal de Fermi es el telescopio de gran área ('Large Area Telescope') LAT, con el que se está mapeando todo el cielo en busca de fenómenos astrofísicos como núcleos activos de galaxia, púlsares o restos de supernova. El segundo instrumento a bordo de Fermi se llama GBM (Gamma-ray Burst Monitor) y se emplea sólo para detectar brotes de rayos gamma en rayos X.

Portal de FERMI de la NASA

SOFIA

SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, es un avión Boeing 747SP modificado para transportar un telescopio de 106 pulgadas de diámetro. Es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, DLR. El Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California administra el programa SOFIA, las operaciones científicas y misioneras en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA (DSI) en la Universidad de Stuttgart. El avión se mantiene y opera desde el Edificio 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California. El instrumento HAWC + fue desarrollado y entregado a la NASA por un equipo de varias instituciones dirigido por el Laboratorio de Propulsión a Chorro en Pasadena, California.

TESS

El Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito, (en inglés Transiting Exoplanet Survey Satellite - TESS) es un telescopio espacial que forma parte del Programa Explorers de la NASA y está diseñado para buscar exoplanetas utilizando el método de tránsito en un área 400 veces mayor que la abarcada por la misión Kepler. Su lanzamiento se realizó con éxito el 18 de abril de 2018​ después de que fuera varias veces aplazado por diversas razones, entre las que cabe destacar, problemas de guiado, navegación y control del lanzador.​ Se espera encontrar más de 20 000 exoplanetas, en comparación con aproximadamente los 3800 exoplanetas descubiertos hasta el momento de su lanzamiento.

TESS de la NASA - Satélite de encuesta de exoplanetas en tránsito. El Satélite de Encuesta de Exoplanetas en Transición (TESS, por sus siglas en inglés) totalmente integrado, que encontrará miles de nuevos planetas orbitando otras estrellas.

El objetivo principal de la misión es escanear una amplia zona del espacio en la que controlará más de 200 000 estrellas más brillantes y cercanas a la Tierra donde buscará exoplanetas en tránsito durante un periodo de dos años. Para ello, el telescopio lleva a bordo varios tipos de cámaras con los que inspeccionará gran parte del espacio. Con la tecnología de TESS, será posible estudiar la masa, el tamaño, la densidad y la órbita de una gran cohorte de pequeños planetas, incluyendo mundos rocosos en las zonas habitables de sus estrellas anfitrionas, también proporcionará objetivos principales para una mejor observación y estudio desde el telescopio espacial James Webb (James Webb Space Telescope - JWST), así como otros grandes telescopios terrestres y espaciales previstos para el futuro.

Desde una órbita terrestre alta y elíptica con un apogeo cercano a la Luna y un perigeo de 108 000 km, por encima de los satélites geosincrónicos. Orbitará la Tierra dos veces en el tiempo en que la Luna lo hace una vez, una resonancia de 2:1 con la Luna,​ por lo que la órbita debería permanecer estable durante al menos diez años.

Estudios previos del cielo realizados con telescopios terrestres han detectado sobre todo exoplanetas gigantes. Por el contrario, se prevé que TESS examine una gran cantidad de pequeños planetas girando alrededor de las estrellas más brillantes del cielo. Registrará las estrellas de secuencia principal más cercanas y más brillantes que alberguen exoplanetas en tránsito, que son los objetivos más favorables para las investigaciones programadas.

Dirigido y financiado por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) además de un aporte inicial de la compañía Google,​ TESS fue una de las 11 propuestas seleccionadas en septiembre de 2011 para recibir fondos de la NASA, de entre las 42 presentadas en principio en febrero de 2011. El 5 de abril de 2013, se anunció que TESS, junto con el Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), habían sido seleccionados para su lanzamiento.​ Siendo lanzado con éxito el 18 de abril de 2018 sobre un cohete Falcon

CHEOPS

El observatorio espacial CHEOPS, por sus siglas en inglés: CHaracterising ExOPlanets Satellite, es el primero centrado en el análisis de tránsitos exoplanetarios mediante fotometría de muy alta precisión, aplicada a las estrellas más brillantes del cielo nocturno que cuentan con planetas confirmados orbitando en torno a ellas. El telescopio, perteneciente al programa Cosmic Vision de la Agencia Espacial Europea, tendrá como principal objetivo la medición con un nivel de detalle sin precedentes de la densidad media de supertierras y minineptunos.13​ Sus observaciones permitirán establecer una relación entre la masa y radio de un planeta, y conocer cuál es el límite que separa a los cuerpos telúricos de los gigantes gaseosos.

Telescopios espaciales no operativos

GALEX

El Galaxy Evolution Explorer (GALEX) es un telescopio espacial en órbita que observa galaxias en luz ultravioleta a lo largo de 10 mil millones de años de historia cósmica. Un cohete Pegasus puso en órbita a GALEX a las 8 a.m. EDT del 28 de abril de 2003. Aunque originalmente se planeó como una misión de 29 meses, el Panel de Revisión Senior de la NASA en 2006 recomendó que se extendiera la vida útil de la misión.

Las observaciones de GALEX les están diciendo a los científicos cómo las galaxias, las estructuras básicas de nuestro Universo, evolucionan y cambian. Además, las observaciones de GALEX están investigando las causas de la formación de estrellas durante un período en el que la mayoría de las estrellas y elementos que vemos hoy tuvieron su origen.

Dirigido por el Instituto de Tecnología de California, GALEX está llevando a cabo varios estudios del cielo únicos en su tipo, incluido un estudio ultravioleta extragaláctico (más allá de nuestra galaxia) de todo el cielo. Durante su misión, GALEX producirá el primer mapa completo de un Universo de galaxias en construcción, acercándonos a comprender cómo se formaron galaxias como nuestra propia Vía Láctea.

GALEX también está identificando objetos celestes para su estudio adicional por misiones en curso y futuras y los datos de GALEX ahora pueblan un archivo grande, sin precedentes, disponible para toda la comunidad astronómica y para el público en general.

A los científicos les gustaría saber cuándo se formaron las estrellas que vemos hoy y los elementos químicos que componen nuestra galaxia, la Vía Láctea. Con sus observaciones ultravioleta, GALEX está completando una de las piezas clave de este rompecabezas.

El 28 de junio de 2013 la NASA anunció la conclusión de la misión del GALEX tras 10 años de operación.

Spitzer

El telescopio espacial Spitzer (SST por sus siglas en inglés) (conocido inicialmente como Instalación de Telescopio Infrarrojo Espacial o SIRTF de sus siglas en inglés), fue un observatorio espacial infrarrojo, el cuarto y último de los Grandes Observatorios de la NASA. Otros telescopios espaciales en el infrarrojo que han precedido al Spitzer fueron los telescopios IRAS e ISO.

Fue lanzado el 25 de agosto de 2003 desde el Centro Espacial Kennedy usando como vehículo un cohete Delta II. Mantuvo una órbita heliocéntrica similar a la de la Tierra, pero que lo aleja de nuestro planeta a razón de unos 15 millones de kilómetros por año. Spitzer va equipado con un telescopio reflector de 85 cm de diámetro. La vida útil del telescopio Spitzer viene limitada, como en otros telescopios infrarrojos espaciales, por la tasa de evaporación del helio líquido que se utiliza como refrigerante. Inicialmente se esperaba que el helio durase un mínimo de 2,5 años y un máximo de 5. El helio líquido se agotó el 15 de mayo de 2009, lo que supone una duración de más de 5,5 años.

Después de 16 años de actividad, el telescopio Spitzer fue desactivado y retirado el 30 de enero de 2020.

El costo total de la misión se ha estimado en 670 millones de dólares. Entre los retos tecnológicos de esta misión se encontraba la realización del espejo principal de berilio.

Manteniendo la tradición de la NASA, el telescopio fue renombrado después de su demostración de operación exitosa, en 18 de diciembre de 2003. A diferencia de la mayoría de los telescopios, que son nombrados por un panel de científicos, el nombre de este fue obtenido de un concurso abierto solo a niños. El nombre final proviene del Dr. Lyman Spitzer, Jr., considerado uno de los científicos más influyentes del siglo XX y uno de los primeros impulsores de la idea de telescopios espaciales proponiendo esta posibilidad en los años 40.

Con el Spitzer se quiere estudiar objetos fríos que van desde el sistema solar exterior hasta los confines del universo. Este telescopio constituye el último elemento del programa de Grandes Observatorios de la NASA, y uno de los principales elementos del Programa de Búsqueda Astronómica de los Orígenes (Astronomical Search for Origins Program). El telescopio contiene tres instrumentos capaces de obtener imágenes, realizar fotometría en el intervalo de 3 a 180 micras y obtener espectros de gran resolución en el intervalo de 5 a 100 micras.

Portal del Spitzer de la NASA.

Kepler

Kepler es/era un observatorio espacial que orbita alrededor del Sol y buscaba planetas extrasolares, especialmente aquellos de tamaño similar a la Tierra que se encuentran en la zona de habitabilidad de su estrella (véase análogo a la Tierra), llevando a cabo lo que se conoce como misión Kepler. Fue lanzado por la NASA desde Cabo Cañaveral en la madrugada del 6 de marzo de 2009, en un cohete modelo Delta II. El 15 de agosto de 2013 se dio por finalizada la misión principal y en noviembre de 2013 el inicio de la misión extendida K2.​ El 30 de octubre de 2018, tras nueve años de operación, el combustible del Sistema de control de reacción a bordo del telescopio se agotó, y la NASA anunció su retiro.

El nombre de este satélite epónimo en dedicatoria al astrónomo y matemático Johannes Kepler (1571-1630), descubridor de las tres leyes que describen las características de las órbitas planetarias. Los descubrimientos de Kepler solo pudieron ser posibles gracias a la exhaustiva labor de recopilación de datos de Tycho Brahe (1546-1601), labor que pretendía emular de forma automática el satélite.

Kepler es parte del programa Discovery de la NASA, un programa con un costo relativamente bajo y enfocado a misiones científicas específicas. La construcción del telescopio y su puesta en marcha fue gestionada por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, siendo Ball Aerospace el responsable del desarrollo del sistema de vuelo, y el Centro de Investigación Ames el responsable tanto del desarrollo del sistema de tierra como de las operaciones desde diciembre de 2009, así como del análisis de los datos científicos.

La duración prevista de la misión fue de 3,5 años. Se esperaba que a su finalización, fijada inicialmente a finales de 2012 y ampliada posteriormente a 2016, este satélite permitiese descubrir varios planetas de tamaño similar a la Tierra, orbitando su estrella a una distancia comparable a la de nuestro planeta. Antes de esta fecha, la sonda podría no obstante identificar planetas más grandes o que orbitasen más cerca de su estrella.​ Sin embargo la existencia de más ruido del esperado hizo necesario más tiempo para cumplir todos los objetivos de la misión. Por ello en 2012 la misión se prolongó hasta el 30 de septiembre de 2016.​ Desgraciadamente la sonda se estropeó al año siguiente. Para el buen funcionamiento del equipo es necesario que al menos tres de los cuatro giróscopos utilizados para orientar la nave se mantengan en buen estado,​ sin embargo el 15 de mayo de 2013 falló el segundo de ellos.​ Durante los meses siguientes se intentó recuperar al menos uno de los dos giróscopos dañados, pero finalmente el 15 de agosto la NASA informó de que cesaban los esfuerzos de reparación y que se estaban considerando nuevas misiones posibles en las condiciones actuales del telescopio.

Mientras estuvo operativa, la sonda Kepler encontró un total de 2740 candidatos a exoplanetas, y se han confirmado 114 planetas en 69 sistemas estelares. En enero de 2013, los astrónomos del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA) utilizaron datos de Kepler para estimar en "por lo menos 17 000 millones" los exoplanetas del tamaño de la Tierra que existen en la Vía Láctea.

Segunda misión de Kepler: K2

La pérdida de un segundo de las cuatro ruedas de reacción a bordo de la nave espacial Kepler en mayo de 2013 puso fin a la misión científica de cuatro años de Kepler para monitorear continuamente más de 150.000 estrellas para buscar exoplanetas en tránsito. Desarrollada durante los meses posteriores a esta falla, la misión K2 representa un nuevo concepto para las operaciones de las naves espaciales que permite observaciones científicas continuas con el telescopio espacial Kepler. K2 entró en pleno funcionamiento en mayo de 2014.

Usando el método de tránsito para detectar cambios de brillo, la misión K2 implica una serie de "Campañas" de observación secuencial de campos distribuidos alrededor del plano de la eclíptica y ofrece una precisión fotométrica cercana a la de la misión Kepler original. Operar en el plano de la eclíptica minimiza el par ejercido en la nave espacial por la presión del viento solar, reduciendo la desviación de puntería hasta el punto en que la actitud de la nave espacial se puede controlar de manera efectiva a través de una combinación de propulsores y las dos ruedas de reacción restantes. Por lo tanto, cada campaña está limitada por las restricciones del ángulo del sol a una duración de aproximadamente 80 días.

Características

La sonda espacial tiene unas dimensiones de 4,7 m de alto por 2,7 m de diámetro, y pesa 1039 kg, sin contar con algo más de 10 kg de hidrazina usada como propelente.​ El telescopio, montado sobre una estructura hexagonal de aluminio, cuenta con 10 m² de paneles fotovoltaicos que generan 1 kW de energía eléctrica para la nave. La duración estimada de la misión fue de 3 años y medio, con una posible extensión a 6 años.​ El coste de la operación ha sido estimado en 600 millones de dólares​ y en ella trabajaron 200 científicos.

Portal de Kepler & K2.


Lo más visto del mes