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21 de septiembre de 2017

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Óptica activa y óptica adaptativa

Óptica adaptativa

Eliminar las perturbaciones producidas por la atmósfera equivale esencialmente a observar desde el espacio. De ahí la importancia de la óptica adaptativa.

Se trata de una técnica innovadora que facilitará ampliamente el trabajo de los científicos. Será, como dice José Miguel Rodríguez Espinosa, Director Científico del proyecto, la diferencia que hay entre “mirar un objeto situado en el fondo de una piscina con agua” o ver ese mismo objeto en el fondo de la piscina “sin agua”.

Esta tecnología permitirá determinar y corregir gran parte de las aberraciones con que llega la luz de los objetos observados.Cuando la óptica adaptativa se ponga en marcha en el GTC será, para determinadas observaciones, como si tuviera un espejo primario de 80 m en lugar de 10.

El principio es sencillo. Se trata primero de analizar y determinar las características de la atmósfera para entender qué perturbaciones induce en las ondas luminosas, e inmediatamente deformar una serie de espejos para compensar esas perturbaciones. La realización práctica es complicada, ya que la atmósfera, dada su naturaleza cambiante, ha de analizarse muy rápida y continuadamente, para enseguida transmitirla a los espejos deformables.

El frente de onda es la envolvente geométrica de todos los rayos de luz que salieron al mismo tiempo de un objeto luminoso. Cuando el origen de la luz es un punto, el frente de onda es esférico; pero si está suficientemente lejos, como en el caso de las estrellas, ese frente es prácticamente plano.  El frente de onda, a su paso por la atmósfera, queda deformado y debe ser reconstruido.

La luz, la información que recibe el telescopio, perturbada por la atmósfera, es en primer lugar analizada por el sensor de frente de onda para determinar las deformaciones o aberraciones que trae consigo. Esta información pasa al reconstructor de fase, el cual calcula las correcciones que debe realizar y las deformaciones que ha de adoptar el espejo deformable para compensar las aberraciones originales del frente de onda.

Normalmente, los objetos que se quieren estudiar son muy débiles, por lo que para hacer todo esto necesitamos un referente, una estrella brillante cercana cuya luz podamos utilizar a modo comparativo. Sin embargo, no siempre es posible encontrar estrellas suficientemente brillantes cercanas al objeto astronómico de interés con el fin de poder utilizarlas para medir el frente de onda. ¿Qué haremos en los casos en los que no tengamos esa referencia?

“Fabricaremos” una estrella artificial. Mediante la excitación con un rayo láser de las altas capas de la atmósfera, produciremos estrellas artificiales. Esto requiere la utilización de láseres de elevada potencia y es una técnica que está aún en pleno desarrollo.