Una novedosa técnica de imagen, utilizada por primera vez en un telescopio terrestre, ha ayudado a un equipo de astrónomos liderado por la UCLA a lograr la medición más nítida jamás realizada del disco circundante de una estrella, revelando una estructura nunca antes vista.
Este avance abre una nueva vía para que los astrónomos estudien con precisión los detalles de una amplia variedad de objetos astronómicos y abre la puerta a nuevos descubrimientos sobre el universo.
La capacidad de observar con precisión los objetos astronómicos depende del tamaño del telescopio. A medida que aumenta la apertura de un telescopio, este capta más luz para revelar objetos más tenues, y sus imágenes también se vuelven más nítidas. Los detalles más nítidos se obtienen conectando telescopios en conjuntos.
La construcción de telescopios más grandes o su conexión en conjuntos ha sido fundamental para obtener las imágenes de alta resolución necesarias para descubrir nuevos detalles a las escalas más finas visibles en el cielo.
Con la nueva linterna fotónica, es posible aprovechar mejor la luz captada por un telescopio para lograr una alta resolución. Los detalles de este logro se publican en The Astrophysical Journal Letters. En astronomía, los detalles de imagen más nítidos se obtienen generalmente conectando telescopios. Pero lo logramos con un solo telescopio, introduciendo su luz en una fibra óptica especialmente diseñada, llamada linterna fotónica. Este dispositivo divide la luz estelar según sus patrones de fluctuación, conservando detalles sutiles que de otro modo se perderían. Al reensamblar las mediciones de las salidas, pudimos reconstruir una imagen de muy alta resolución de un disco alrededor de una estrella cercana», afirmó Yoo Jung Kim, primer autor y estudiante de doctorado de la UCLA.
La luz captada por el telescopio es dividida por la linterna fotónica en múltiples canales según la forma del frente de onda (como separar un acorde en sus notas musicales individuales) y luego dividida por color, como un arcoíris.
La linterna fotónica fue diseñada y fabricada por la Universidad de Sídney y la Universidad de Florida Central, y forma parte del nuevo instrumento FIRST-PL, desarrollado y dirigido por el Observatorio de París y la Universidad de Hawái. Este instrumento está integrado en el instrumento Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics del Telescopio Subaru en Hawái, operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
«Lo que más me entusiasma es que este instrumento combina la fotónica de vanguardia con la ingeniería de precisión que se realiza aquí en Hawái», afirmó Sébastien Vievard, miembro del profesorado de la Iniciativa de Ciencias Espaciales e Ingeniería de la Universidad de Hawái, quien colaboró en la dirección de su construcción. «Demuestra cómo la colaboración a nivel mundial y entre disciplinas puede cambiar literalmente la forma en que percibimos el cosmos».
Este enfoque, que divide la luz en sus diferentes componentes, permite una novedosa técnica de imagen que puede lograr una resolución más fina que los métodos de imagen tradicionales.
«Para cualquier telescopio de un tamaño determinado, la naturaleza ondulatoria de la luz limita la precisión del detalle que se puede observar con las cámaras de imágenes tradicionales. Esto se denomina límite de difracción, y nuestro equipo ha estado trabajando en el uso de una linterna fotónica para avanzar en lo que se puede lograr en esta frontera», afirmó Michael Fitzgerald, profesor de física y astronomía de la UCLA.
«Este trabajo demuestra el potencial de las tecnologías fotónicas para permitir nuevos tipos de medición en astronomía», afirmó Nemanja Jovanovic, codirectora del estudio en el Instituto de Tecnología de California. «Apenas estamos empezando. Las posibilidades son realmente emocionantes».
Durante la aplicación de este nuevo método, los científicos se vieron inicialmente obstaculizados por la turbulencia en la atmósfera terrestre. Este efecto, similar a cómo el horizonte a veces se ve ondulado o acuoso en un caluroso día de verano, provoca que los objetos observados a través del telescopio fluctúen y se muevan. Para corregir estos efectos, el equipo del Telescopio Subaru utilizó óptica adaptativa, que cancela continuamente los efectos de la turbulencia para estabilizar las ondas de luz en tiempo real. Por necesidad, los investigadores fueron un paso más allá, buscando la claridad.
«Necesitamos un entorno muy estable para medir y recuperar información espacial utilizando esta fibra», afirmó 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 la turbulencia atmosférica restante.
El equipo utilizó el Telescopio Subaru, equipado con la linterna fotónica, para observar una estrella llamada beta Canis Minoris (β CMi). Esta estrella, ubicada en la constelación de Canis Minor, se encuentra a unos 162 años luz de la Tierra y tiene un disco circundante compuesto de hidrógeno. El disco gira tan rápido alrededor de la estrella que el gas que se acerca a nosotros brilla más azul, mientras que el gas que se aleja parece más rojo.
Esto se debe al efecto Doppler, que describe fenómenos como el tono más agudo de un coche que se acerca y el tono más grave de uno que se aleja. Este cambio de color hace que la posición aparente de la luz del sistema se mueva ligeramente con la longitud de onda.
Mediante la aplicación de nuevas técnicas computacionales, el equipo midió estos cambios de imagen dependientes del color con una precisión aproximadamente cinco veces mayor que la obtenida anteriormente. Además de confirmar la rotación del disco, descubrieron que este está desequilibrado. «No esperábamos detectar una asimetría como esta, y explicar su presencia será una tarea para los astrofísicos que modelan estos sistemas», afirmó Kim.
El nuevo enfoque de imagen permitirá a astrónomos y astrofísicos observar detalles de objetos más pequeños y distantes que nunca, desvelando algunas incógnitas y, como en el caso del disco asimétrico alrededor de β CMi, abriendo camino a nuevos misterios por resolver.
El esfuerzo internacional incluyó a investigadores del grupo de la Iniciativa de Ciencias e Ingeniería Espaciales de la Universidad de Hawái, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el Instituto Tecnológico de California, la Universidad de Arizona, el Centro de Astrobiología de Japón, el Observatorio de París, la Universidad de Florida Central, la Universidad de Sídney y la Universidad de California en Santa Cruz.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
Compártelo:
Descubre más desde SKYCR.ORG: NASA, exploración espacial y noticias astronómicas
Suscríbete y recibe las últimas entradas en tu correo electrónico.
