¿Qué es el telescopio óptico?

El telescopio óptico es un instrumento que aumenta el tamaño de los objetos lejanos y les confiere apariencia de cercanía, a través de lentes y espejos cóncavos, que recolectan y enfocan adecuadamente la escasa luz proveniente de los astros, haciendo que el observador los perciba magnificados.

Con un telescopio simple y algo de paciencia, se disfruta del maravilloso espectáculo de los cielos, observando los objetos más fascinantes: la Luna, Júpiter y sus satélites, los anillos de Saturno, cometas diversos, espléndidas nebulosas como la de Orión, e incluso galaxias majestuosas como Andrómeda.

El magnífico espectáculo de los cielos se disfruta sobremanera con un telescopio, del cual se fabrican actualmente una gran variedad de modelos. Fuente de la imagen: Pixabay.

Además, con equipo adicional se pueden tomar fotografías de las constelaciones, los planetas y otras estructuras interesantes en los cielos.

Orígenes del telescopio óptico 

Este invento data de finales del siglo XVI y comienzos del siglo XVII, y no se le atribuye a una sola persona (no, Galileo no inventó el telescopio, pero sí fue el primero en utilizarlo para registrar las primeras observaciones astronómicas).

Parece que varios ópticos españoles trabajaron para diseñarlo, entre quienes se encuentra Juan Roget, quien presumiblemente ideó el primer diseño en 1540. De allí la idea se trasladó a los Países Bajos, donde el fabricante de lentes alemán Johannes Lippershey (1570-1619) consiguió construir y patentar el primer telescopio.

Galileo Galilei fue el primero en emplear el telescopio para llevar a cabo la exploración de los cielos. Fuente: Wikimedia Commons.

Galileo (1564–1642) empleó el telescopio para llevar a cabo las primeras observaciones astronómicas con instrumentos ópticos, yendo más allá del sentido de la vista. De esta forma observó la banda de la Vía Láctea, descubrió las fases de Venus y comprendió que este planeta debía orbitar alrededor del Sol y no de la Tierra.

También observó los patrones de luces y sombras sobre la superficie lunar, percatándose de que eran valles, cráteres y montañas.

Después apuntó el telescopio hacia Júpiter y descubrió sus cuatro satélites principales, Ganímedes, Io, Europa y Calisto, que por este motivo se conocen como los satélites galileanos.

El gigante gaseoso Júpiter y los cuatro satélites galileanos, llamados así porque fueron observados por primera vez por Galileo. Fuente: Wikimedia Commons.

Otros tipos de telescopios

Al pensar en telescopios, normalmente el término se refiere a los instrumentos que recogen la luz visible proveniente de los objetos celestes, para hacerla pasar por un conjunto de espejos y lentes que la magnifican. 

Sin embargo, dado que la luz visible es una parte del espectro electromagnético, también es posible diseñar telescopios que utilicen otras frecuencias del espectro, como las ondas de radio, infrarrojo, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Por ejemplo, el telescopio espacial James Webb opera mayormente en el infrarrojo cercano y medio.

La ventaja de operar en infrarrojo es que hace posible visualizar estructuras que de otra forma quedarían ocultas por las nubes de polvo cósmico que abundan en el espacio.

Las siguientes imágenes lo demuestran ampliamente. En ambas fotografías aparecen los Pilares de la Creación, en la nebulosa del Águila, una estructura consistente en materia interestelar, hecha de gas y polvo. A la izquierda, está la imagen tomada con luz visible, y la derecha, con infrarrojo. La cantidad de estrellas y objetos en esta segunda imagen supera asombrosamente a la primera.

Los Pilares de la Creación, la imagen izquierda corresponde al óptico, mientras que la de la derecha fue tomada en infrarrojo. Obsérvese la cantidad de elementos que se vuelven visibles en esta última imagen. Fuente: Wikimedia Commons.

¿Cómo funciona un telescopio óptico? 

El telescopio óptico capta la luz de los objetos, mediante un objetivo o primario. Este elemento óptico puede ser una lente hecha de vidrio transparente o un espejo.

Cuanta más luz se pueda recolectar, mejor será la imagen obtenida, por eso es válido en este caso afirmar que cuanto más grande mejor, pues a mayor tamaño del primario, mayor capacidad de captar la luz tiene el instrumento. Con frecuencia se le denomina a esto factor de entrada de luz del telescopio.

Cuando el elemento óptico captador es una lente, el telescopio es un refractor, mientras que si se usa un espejo, es un reflector. Existe también un tercer tipo de telescopio que combina lentes y espejos, denominado telescopio catadióptrico.

Una vez recogida toda la luz posible, hay que concentrarla en un punto perteneciente al plano focal para formar la imagen. Esto se hace también mediante lentes o espejos. El ocular es la lente más cercana al ojo y la que aumenta la imagen producida por el objetivo.

Telescopios refractores 

Los telescopios refractores fueron los primeros en ser construidos por los especialistas en óptica de los Países Bajos. 

Consiste en un tubo, que tiene lentes de vidrio en sus extremos. En uno de ellos está el primario u objetivo, que recibe la luz del objeto lejano, cuyos rayos se hacen converger, mediante refracción, en un punto llamado foco, formando una imagen más pequeña e invertida. La magnificación de la imagen se consigue a través de un segundo lente en el otro extremo del tubo, llamado ocular.

Este sistema tiene la desventaja de causar distorsiones como la aberración cromática, que es una especie de arcoiris que se forma en la imagen de una estrella, la cual parece tener un borde azul y otro rojo. Se debe a la dispersión que sufren las distintas longitudes de onda cuando la luz se refracta en el vidrio de la lente, lo cual ocasiona que el foco de la luz roja difiera del de la luz azul.

La aberración cromática se resuelve con lentes dobles o triples, pero también se presentan otros problemas que distorsionan la calidad de la imagen, como la absorción de la luz al atravesar la lente, motivo por el cual debe ser completamente transparente, astigmatismo, aberración esférica y otros.

Los telescopios refractores tienen limitaciones importantes, ya que las grandes lentes de vidrio se deforman bajo su propio peso y son más costosas. Pero en cambio, son de bajo mantenimiento, puesto que no requiere ajustes extras por parte del usuario y cuando son de buena calidad, ofrecen imágenes de gran nitidez.

Son muy recomendables para observar la Luna, los planetas y distinguir estrellas dobles.

El telescopio refractor más grande del mundo está en el observatorio Yerkes, de la Universidad de Chicago en Wisconsin, de 40 pulgadas. Fuente: Wikimedia Commons.

Telescopios reflectores

A Isaac Newton se le ocurrió en 1668 la idea de utilizar un espejo como objetivo, en vez de una lente, dando origen al telescopio reflector.

Estos instrumentos se sirven de un espejo cóncavo, normalmente de forma parabólica y recubierto de plata o aluminio, que refleja la luz y la concentra en un punto donde se forma una imagen invertida. Un espejo auxiliar o secundario sirve para reflejar la luz de vuelta hacia un ocular ubicado en la parte lateral del tubo del telescopio, o bien hasta un sensor electrónico. Esta es la configuración típica del telescopio newtoniano.

Otra alternativa es practicar un pequeño orificio en el espejo primario, para que la luz vaya directamente al ocular, como en el telescopio de Cassegrain. En la siguiente figura se muestra un esquema de estas dos configuraciones. 

Los telescopios reflectores no presentan aberración cromática y cuestan menos que un equivalente refractor, ya que es más fácil y barato construir un espejo de gran tamaño que una enorme lente perfectamente transparente.

Son excelentes para observar objetos tenues de espacio profundo, como galaxias, nebulosas y cúmulos estelares.

El Gran Telescopio de las Canarias. Fuente: Wikimedia Commons.

Sin embargo, el espejo debe estar muy bien pulimentado y es más susceptible a los cambios de temperatura que ocurren entre el día y la noche. Asimismo necesitan un mayor mantenimiento, pues la superficie reflectora se deteriora con el tiempo y requiere ajuste periódico, ya el transporte y la operación tienden a desalinear los elementos.

La galaxia del Molinete o Pinwheel Galaxy, en la constelación de la Osa Mayor, es una de las muchas galaxias que pueden ser vistas con un buen telescopio de aficionado. Fuente: Wikimedia Commons.

Telescopios catadióptricos

Un tercer tipo de telescopio combina espejos y lentes, en el que el primario es el espejo y posteriormente la luz es desviada mediante una lente que minimiza la distorsión del espejo. El objetivo de combinar ambos sistemas es mitigar las aberraciones de refractores y reflectores.

Los telescopios catadióptricos tienen un tubo más corto, porque el sistema está pensado para que la luz se refleje muchas veces. Si bien son pesados, al ser más compactos, son más fáciles de trasportar, pero requieren mantenimiento.

Lo bueno de ellos es que son de carácter universal: adecuados para obsevr los componentes del Sistema Solar, así como objetos de espacio profundo.

Por F. Zapata.