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lunes 25 de septiembre de 2017 
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Consejos útiles para la adquisición y el uso de un Telescopio



Por el Lic. Luis C. Martorelli (UNLP)

INDICE

1. Introducción
2. Elección del telescopio
        A- ¿Cuál es el uso que pensamos darle?
        B- ¿Qué tipo de telescopio me conviene más?
        C- ¿Cuáles son los detalles técnicos a tener en cuenta?
             
C1- La Magnitud que se alcanza con un telescopio
                      C2- El poder resolvente
                      C3- El aumento del telescopio
                      C4- La calidad óptica de los sistemas
                      C5- Los Soportes y movimientos del Telescopio
3. Conclusiones
TABLA COMPARATIVA de distintos telescopios de aficionados del tipo Newtonianos con Focales comprendidas entre 5<f<8

1- Introducción

Desde siempre el hombre ha contemplado y admirado los objetos celestes, y hoy como en aquellos primeros instantes contempla el firmamento y se pregunta claramente de dónde venimos y hacia dónde vamos.
La astronomía, una de las más antiguas ciencias de la humanidad, ha tratado a lo largo de su vasta y enriquecedora historia resolver éstas y otras preguntas. Los grandes observatorios modernos, los telescopios espaciales y las sondas y satélites que orbitan la tierra y los planetas tratan de resolver estos misterios. Pero desde nuestra modesta casa, desde nuestro barrio o desde la misma escuela, la astronomía es la única ciencia que nos brinda la posibilidad concreta de poder mirar observar y descubrir los objetos celestes que tanto admiramos.

Un pequeño telescopio ya hace las delicias de chicos y grandes a la hora de observar la luna o los planetas; un telescopios medianamente grande permite observar y registrar muchos objetos celestes que los astrónomos profesionales involucrados en problemas complejos hoy día no tienen tiempo de analizar o estudiar y dejan el campo abierto para que aficionados a la astronomía, alumnos y público en general puedan colaborar con ellos en la ardua tarea de registrar, seguir y observar los fenómenos celestes cotidianos.

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2- Elección de mi Telescopio

Preguntas que debemos hacernos a la hora de tomar la decisión de adquirir o construir nuestro Telescopio

A- ¿Cuál es el uso que le pensamos dar?

Aquí debemos considerar una de las siguientes opciones:

  • Que el instrumento sea fácil de transportar, pequeño y que sirva sólo para observar los objetos más interesantes;
  • Que manteniendo la posibilidad de transportarlo, el telescopio sirva para observar más detalles como las superficies de los planetas; estrellas dobles; nebulosas, etc.;
  • Que exista la posibilidad de mantener al telescopio en un sitio fijo, a pesar que las condiciones atmosféricas no sean óptimas, pero que igualmente las observaciones den lugar a un programa anual de trabajo, incluso aplicando la fotografía astronómica;
  • Que pueda instalarse en un punto fijo el telescopio, protegido con una cúpula u otra estructura, que admita una serie de elementos internos para trabajar, construyendo un espacio semicientífico en el que se pueda realizar observaciones directas, observaciones solares, analizar con cámaras de CCD, etc.

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B- ¿Qué tipo de telescopio me conviene más?

Haré un breve repaso de las tres configuraciones ópticas elementales y básicas que existen al alcance de un aficionado a la Astronomía.
Hoy en día tanto la ciencia como los aficionados a la astronomía pueden elegir entre tres tipos de telescopios:

  • Los telescopios del tipo refractores, son aquellos que utilizan lentes en el extremo de un tubo, son los clásicos telescopios del tipo de Galileo (1610), con una lente objetivo en el extremo superior, y un ocular en el extremo inferior de observación.
    Ventajas: Los telescopios de aficionados son chicos, fáciles de trasladar. En marcas conocidas hay excelentes instrumentos corregidos ópticamente.
    Desventajas: No se pueden alcanzar diámetros superiores a 100 mm para los aficionados. Las variables ópticas, como ser magnitud, poder resolvente, aumento, quedan muy limitadas. Las lentes del objetivo deben ser extremadamente protegidas ante agentes externos. Las reparaciones son costosas. Si las ópticas no son de marca con controles específicos aparecerán muchos defectos en las imágenes (ver calidad óptica).

Imagen superior: Corte de un telescopio refractor, en el ejemplo, está compuesto por cuatro lentes.

  • Los telescopios llamados reflectores o del tipo a espejos, (Newton, 1660) son los más populares entre los aficionados, y los que entre los astrónomos profesionales se obtienen resultados más importantes. Esto se debe a que poseen un colector de luz o espejo principal con gran diámetro. Hay varias versiones de estos reflectores: los Newtonianos y los Cassegrain.
    Ventajas: Los diámetros de los espejos para telescopios de aficionados pueden alcanzar hasta los 90 cm, evidentemente con condiciones muy especiales de monturas y movimientos. Los reflectores son más cortos que los refractores, presentan una sola superficie óptica que está aluminizada, dentro del tubo y más protegida que la de los anteriores. Son mas rígidos en sus monturas, esto permite hacer fotografía astronómica. Son fáciles de reparar y dentro de estas clasificaciones, a iguales prestaciones son muy económicos.
    Desventajas: La calidad de la óptica debe estar en tolerancia (ver calidad óptica). Los defectos de la imagen pueden crecer enormemente si esto no es tenido en cuenta. El Aluminizado de los espejos debe hacerse cada 6 años y es conveniente que telescopios superiores a 300 mm de diámetro estén fijos con una cobertura exterior. Sin duda este tipo de telescopios, los hace muy confiables, fáciles de manejar, sencillos y muy económicos. En el mercado nacional existen excelentes instrumentos comerciales importados de marcas reconocidas pero con costos relativamente altos.

Imagen superior: Esquema de corte telescopio reflector de tipo newtoniano clásico.

  • El tercer tipo de Telescopios se denomina Catadióptricos y son aquellos que utilizan la mezcla de espejos y lentes. (Schmidt y Maksutov, 1936). Son instrumentos que en los últimos años se han hecho muy populares incluso entre los aficionados.
    Ventajas: Son realmente cortos, muy luminosos, la calidad óptica es buena y permiten utilizar tecnología de imagen en el plano focal Cassegrain.
    Desventajas: Presentan para diámetros superiores a 300 mm la necesidad de tenerlos fijos y cubiertos. Deben ser cuidados con más esmero que un refractor. Presentan restos de aberración cromática en las imágenes muy brillantes. Son los más difíciles de conseguir y los más caros del mercado.

Imagen superior: Telescopio catadióptrico sobre montura ecuatorial.

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C- ¿Cuáles son los detalles técnicos a tener en cuenta?

C1- La Magnitud que se alcanza con un telescopio

Es una medida fijada por la Astronomía y se relaciona con el brillo del objeto y no con el tamaño. (Pogson, 1858). Es importante tener en cuenta la siguiente ecuación que depende de varios factores, que por el momento no consideraremos y nos limitaremos solo a la faz teórica.

 

M = 5.4 + 5 * Log(D)

M = magnitud límite
D = Diámetro del espejo, en centímetros

(I)

 

Esta es un ecuación en primera aproximación que permite calcular el valor de la magnitud límite a la que alcanza el telescopio que se elige. Como vemos depende solamente del diámetro del mismo en centímetros.

En primer lugar si consideramos los defectos que existen en las lentes o espejos, nos encontramos con un problema a la hora de buscar los objetos celestes que nuestro telescopio puede observar según la ecuación (I)
En segundo lugar, si las superficies ópticas, en especial espejos, no están terminadas bajo estrictos controles de calidad (en /12 o más) aumentan los defectos de la imagen que corresponden a esfericidad (imagen borrosa) y coma (alargamiento de la imagen sobre el borde).
Pero a pesar de esto tenemos otro problema y que ya no depende del constructor: es el defecto de la atmósfera y ahí entra en juego un fenómeno llamado “seeing atmosférico”. Este fenómeno se debe a variaciones de las condiciones climáticas; humedad; viento, polvo en altura; variaciones de bolsones estratosféricos; punto de rocío; temperatura en desnivel; etc. El seeing atmosférico aumenta más aún la deformación de la imagen cuando estamos observando desde una ciudad, ya que la iluminación hace que los objetos celestes sean observados con borrosidad o con problemas de nitidez.
A partir de esto podemos decir que, cuando buscamos en un catálogo un objeto con magnitud determinada a la magnitud teórica que sale de la ecuación anterior, le debemos restar un valor: entre 1.0 y 2.0, según estemos observando dentro de una gran ciudad (2.0) o en la zona periférica (1.0)
Recordemos que las magnitudes están relacionadas con el brillo y han sido definidas de tal manera que una estrella muy débil tiene un valor del numero de la magnitud alto (6), mientras que una estrella muy brillante tiene valores bajos. (0 ó 0.5)

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C2- El Poder resolverte

Es la capacidad que tiene el telescopio de poder separar dos puntos muy juntos o muy cerrados, se basa en una ley de la óptica:

 

Pr = 1.22 * / D

Pr = Poder resolvente
D = Diámetro del espejo, en centímetros

(II)


( = 5500 Å)

Esto es muy importante a la hora de trabajar en la observación de estrellas dobles, ya que la separación entre ambas está directamente relacionada con el diámetro del telescopio, esto también es válido para cuando observamos cúmulos abiertos, globulares, nebulosas, donde el poder resolvente en general es muy importante.
La importancia radica en lograr obtener imágenes separadas y definidas del objeto que se está observando, por ejemplo en estrellas dobles como Alfa Centauro, Alfa de la Cruz, etc., o aquellas brillantes estrellas individuales de los cúmulos globulares o estrellas dentro de nebulosas o detalles de atmósferas planetarios, lunas de Saturno y Júpiter etc.
Las condiciones físicas de la atmósferas y la mala calidad de la óptica hacen que, detalles interesantes de observar en los objetos ya descriptos, pasen desapercibidos o no puedan directamente descubrirse empeorando el valor del poder resolvente. De igual forma que en la Ecuación (I), este valor teórico se deberá multiplicar por 10, 20 o 30, según estemos en zonas rurales, cercanas a ciudad o dentro de una ciudad respectivamente. Estos valores son aproximados y dependen exclusivamente del Seeing astronómico del momento. Cuando el Seeing del lugar supera el valor 3.0 (ciudades altamente contaminadas y con una población superior a los 500.000 habitantes), este valor puede multiplicarse por 100.

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C3- El Aumento del Telescopio

Un telescopio es antes que nada una poderosa herramienta de diversión, aprendizaje y estudio. El concepto general para la compra o adquisición de un telescopio es lograr tener aquel instrumento con el que se vea lo mas grande posible, lograr el mayor y más poderoso aumento. Nada mas errado, nada mas equivocado...
El aumento de un telescopio está dado por el cociente entre dos valores claves: la distancia focal del objetivo y la distancia focal del ocular, esto nos permite asegurar un aumento variable en cada cambio de ocular.

 

A = f / fo

A = Aumento
f = distancia focal del objetivo
fo = distancia focal del ocular

(III)


En la teoría todo muy lindo, pero los problemas se complican cuando comenzamos a observar y a involucrar todos los defectos que ya explicamos, sumando además a ello los movimientos que se hacen con el telescopio.
El aumento, si bien es intrínseco del telescopio, igual que la magnitud límite y el poder resolvente, está limitado por la atmósfera, la calidad óptica de los sistemas, la física de la óptica propiamente dicha, y las condiciones de entorno que rodean al lugar de observación.
Cuando más pequeña sea la distancia focal del ocular (fo) por (III) mayor aumento tendremos. Pero en telescopios de aficionados, es decir en aquellos que no superan los 30 cm de diámetro, hay reglas muy claras al respecto, nunca podremos superar los aumentos de A = 350, por más que las ópticas sean muy buenas y las condiciones de observaciones sean aceptables (es decir 350 aumentos) y esto es debido a que existen variables del entorno que ante aumentos límites deficultan la visión del objeto a observar.
Cuando adquirimos un telescopio en el mercado, debemos considerar los elementos ópticos que suelen venir dentro del paquete estándar del mismo y que se denominan accesorios. Dentro de éstos, las Lentes de Barlow son un sistema óptico simple con el cual se logra llevar el aumento del telescopio elevando la distancia focal del objetivo, sin necesidad de cambiar el ocular. Sin embargo, si bien estas lentes pueden duplicar o triplicar el aumento del telescopio, se recomienda su uso preferentemente en telescopios con monturas ecuatoriales, debido a la enorme limitación del campo de observación que dificultan muchísimo la observación detallada con ellas en instrumentos pequeños con mucho aumento del ocular.
Para un telescopio con distancia focal del objetivo de 1200 mm y distancia focal del ocular de 8mm se obtendrá un aumento real de x150. Si agregamos la lente de Barlow de x2 nos vamos a 300 aumentos. Esto es excesivo para cualquier telescopio menor de 250 mm de diámetro, sin montura ecuatorial y dentro de una ciudad, será casi imposible lograr detalles interesantes en esas condiciones de observación, incluso con las mejores condiciones climáticas.

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C4- La Calidad óptica de los sistemas

Un telescopio es una combinación de elementos ópticos, la parte principal del mismos es sin duda el espejo primario en los reflectores o la lente objetivo doble en los refractores. Los espejos secundarios planos en los sistemas newtonianos o hiperbólicos en los Cassegrain son construidos con técnicas idénticas a las del primario Estos deben ser perfectamente controlados
La figura de revolución construida sobre una superficie óptica, ya sea elipse, parábola hipérbola o plano estándar, deberá estar dentro de las tolerancias de la óptica para observar buenas imágenes en el foco final. No se puede tener ópticas terminadas por debajo del valor estándar que denominamos /10 ( con = la longitud de la onda en que estoy observando, que para nuestro caso es 5500 Å) es decir los defectos dentro de la superficie no deben ser superiores a 550 Å. Para lograr ésto, el técnico que fabrica y construye el sistema óptico deberá tener en cuenta muchos detalles durante su construcción.
Una óptica que no está en tolerancia /10 presenta problemas de aberración de esfericidad (imágenes borrosas y poco definidas), coma en el borde (imágenes con estiramiento sobre el borde del ocular) y cromatismo (espectro y colores en las estrellas).
Cuando se aplican sistemas de aseguramiento de la Calidad con técnicas de Metrología óptica para su construcción, el valor estándar estará dentro de /15 o más ya que así se asegura una buena y nítida imagen en el foco. Este valor solo se logra artesanalmente terminando a mano la figuración óptica del sistema.
Suele ocurrir que los defectos se pueden esconder en la fabricación masiva de instrumentos astronómicos, aplicando un artilugio , que consiste en alargar las distancia focales, utilizando para ello una “trampa” que de una u otra forma pasa totalmente inadvertida para quien compra un telescopio, y consiste en la colocación de un diafragma en el interior del tubo.
El mismo se utiliza en los telescopios refractores cerrando el diámetro del objetivo a la mitad del diámetro real, así tenemos telescopios que se ofrecen con una sola lente en el extremo superior del tubo en lugar del sistema óptico doblete básico, corrigiendo de esa forma los defectos de esfericidad que produce la única lente que tiene.
Por ejemplo, si el telescopio es de 60 mm, con un diafragma de 30mm imperceptible en el interior se limitan los rayos a solo 30 mm .Así se anulará parte de la aberración de esfericidad y algunas cosas más, pero los valores de aumento, poder solvente y magnitud son totalmente falsos, ya que el diámetro del objetivo no será de 60 mm sino de 30mm.

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C5- Los Soportes y movimientos de un Telescopio

Este es un punto difícil y complicado para los aficionados, en especial para aquellos que tienen la posibilidad de trasladarlo y quieren sacar el telescopio fuera de las zonas iluminadas o contaminadas de las grandes ciudades, como ya expresáramos anteriormente.

Hay básicamente dos sistemas de monturas o movimientos:

  • El sistema Azimutal, es aquel donde el telescopio, para seguir al astro y contrarrestar el movimiento de la tierra, debe moverse en dos direcciones, altura y azimut. Este sistema es utilizado comúnmente para la observación rápida de objetos celestes. Los telescopios hasta 250mm pueden utilizar este tipo de monturas, con los cuales se realizan observaciones directas y algunas observaciones fotográficas con tiempos de exposición cortos, con películas de sensibilidad entre 100 y 400 ASA (objetos brillantes, Luna, Planetas, Sol por proyección, entre otros)
  • El sistema ecuatorial, es aquel que utiliza dos movimientos en el telescopio, el eje polar y la declinación, que le permiten un movimiento de rotación que contrarresta la rotación de la tierra. Para ello el movimiento se realiza sobre un solo eje, el eje polar. Este tipo de monturas se aplica en instrumentos de distintos tamaños ya sean pequeños de aficionados o profesionales.
    La ventaja de contar con una rotación ecuatorial hace que el telescopio siga al astro a lo largo de la noche, permitiendo todo tipo de observaciones sistemáticas.
    Las Azimutales son fáciles de construir o adquirir y económicas, las Ecuatoriales difíciles de realizar y costosas.
  • El sistema Dobsoniano, este tipo de mecánicas se ha hecho muy popular en las ultimas décadas entre los aficionados, ya que es posible alcanzar diámetros de espejos de hasta 90 cm (con espesores del orden de 1/20 del diámetro), pero para ello las mecánicas del estilo azimutales utilizan una serie de refuerzos en especial muchos puntos de apoyo del espejo primario; las observaciones se ven limitadas a registros semejantes al sistema azimutal.

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3-CONCLUSIONES

Como vemos un aficionado a la astronomía puede perfectamente realizar un primer aprendizaje sobre los objetos que existen en la esfera celeste con un buen largavistas o pequeño telescopio (en la Tabla 1 se detallan ejemplos). Si deseamos tener un instrumento transportable pero económico, apto para hacer rápidas fotografias y buenas observaciones directas, el límite será de 20 cm en f/7, newtoniano azimutal. Si en cambio las condiciones del lugar y las económicas lo permiten, poder hacer fotografías, o colocar una cámara de CCD entonces un sistema newtoniano hasta 20 cm o Cassegrain o Schmidt hasta 30 cm con montura ecuatorial es lo ideal.

He tenido el gusto de conocer aficionados que han fabricado instrumentos de 30 cm o más, Newtonianos, con relación f/7 y monturas azimutales con excelentes resultados.
Como conclusión final, un tema de suma importancia que no se puede descuidar es contar no solo con un buen sistema de espejos, primario y secundario, sino con excelentes oculares. Estos son importantes para la buena observación. Son los sistemas ópticos los que llevan la imagen dada por el objetivo al ojo, ya sea lente o espejo, y si son de baja calidad deterioraran completamente la misma.

Diámetro en mm
L. 20x50
75
100
150
180
210
250
Aumento
 x20
Mín Máx Mín Máx Mín Máx Mín Máx Mín Máx Mín Máx
 x10
x60
x15 
x100
x25 
x120
x30
x200
x40
x250
x55
x320
Magnitud T P T P T P T P T P T P T P
8,5
7,2
9,2
8,1
10,0 
9,1
11,0 
9,6
11,7 
10,2
12,5 
11,2
 13,5
12,3
Sol
 Manchas
 Manchas
 Manchas
 + protube-rancias
Idem
Idem
Idem
Luna Mares + cráteres + cráteres + montañas + montañas + ranuras + cordilleras
Mercurio Punto brillante   Disco brillante Disco brillante  Fases  Idem Idem Idem
Venus Muy brillante Disco - Fases Fases brillante Idem Idem Bandas nubes Idem
Marte Débil Rosado   Disco rosado    Disco - Polo  Polo - Manchas Detalles  Idem  Cambios anuales  
Asterioides  No No   No <4  <6  <10  <15 
Júpiter

Disco
Lunas

Disco - 4 Lunas  + Bandas  Idem  + Manchas    + Manchas Idem 
Saturno Punto débil  Disco Anillos  + 1 Luna  + división   + 3 Lunas  + 2 divisiones 
Urano Punto verdoso Idem   Idem Disco + 1 Luna  Disco + 1 Luna  Idem  Idem + 2 Lunas 
Neptuno Punto débil Punto Débil   Disco débil Idem + 1 Luna Idem Idem
Plutón No  No No  No   No  No  No
Cometas Mancha y cola  Débiles Bruma  Cabellera   Cabellera Idem  Idem 
Estrellas Dobles <15 <20   <50 <80  <150   <250 <550 
Nebulosas 8 12  20 35 50 120 220
Cúmulos A 12 25 35 50 70 100 150
Cúmulos G 5 10 25 35 40 60 85
Galaxias 3 5 6 10 15 20 35
Tabla 1. Elementos que se observan con diferentes instrumentos para aficionados.

Descripción de la tabla comparativa de elementos que se observan con distintos instrumentos de aficionados.

  • Aumento: Se describe el aumento (Mín) mínimo y (Máx) máximo del telescopio que es conveniente utilizar en zonas de ciudad.
  • Magnitud: T: magnitud teórica dada por la fórmula, y P: magnitud práctica, aplicándole un seeing de 2.0" (dentro de una ciudad pequeña)
  • Sol: observación por proyección del ocular.
  • Luna: Los detalles de la Luna se incrementan notablemente.
  • Asteroides: son solo puntos de luz, reconocidos con condiciones de coordenadas establecidas.
  • Cometas: Los detalles dependerán del brillo del mismo.
  • Estrellas dobles, nebulosas, cúmulos y galaxias: El número de objetos es muy aproximado y se ha considerado de acuerdo al seeing de 2.5"

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Lic. Luis C. Martorelli
LOCE – UNLP
luiscesar55@yahoo.com.ar


 
 
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