Astronomía en diferentes longitudes de onda. Telescopios ópticos

Telescopios y detectores astronómicos. Dr. Lorenzo Olguín Ruiz Área de Astronomía Universidad de Sonora 2/24/15
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Observando a través de la atmósfera terrestre •  La atmósfera terrestre deja pasar ondas electromagnéDcas sólo de algunas longitudes de onda. •  Las regiones más favorecidas son la región ópDca del espectro y la región de radio. 2/24/15
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•  Fuera de estos dos intervalos (ópDco y radio), la radiación es severamente bloqueada por la atmósfera terrestre. •  Los elementos bloqueadores: H2O, O2, O3, CO2 •  La ionósfera bloquea ondas de radio >10m (altura ~80-­‐700km) 2/24/15
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Transmitancia
Óptico
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Transmisión de la atmósfera en el cenit en
términos del vapor de agua precipitable
λ!
ν
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•  Para la observación astronómica se buscan lugares con la menor absorción posible de luz (básicamente poco vapor de agua). •  Hay otras condiciones: –  Poca nubosidad (i.e. muchas noches despejadas al año) –  Alejado de ciudades luminosas –  Capa atmosférica estable •  Problemas [picos: –  Montañas altas (menos oxígeno) –  Dificultad de acceso –  Necesidad de construir instalaciones ad-­‐hoc 2/24/15
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Mejores siDos del mundo para observación astronómica C
A
B
Figura: Home Planet
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Mejores siDos del mundo para observación astronómica •  Mauna Kea, Hawaii, EE.UU. (Telescopios Keck 10m) •  Norte de Chile (Very Large Telescope 4x8m, ALMA 50x12m, etc) •  San Pedro MárDr, México (Telescopio de 2.1m – altura: 2480 m) •  Islas Canarias, España (Gran Telescopio de Canarias 10.1m) •  Australia (Anglo-­‐Australian Telescope 3.9m) 2/24/15
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Mauna Kea altura: 4205 m
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Very Large Telescope Observatorio Paranal
Cerro Paranal, Chile
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Very Large Telescope ★ 4 telescopios de 8.2m
★  4 telescopios auxiliares
de 1.8m
Pueden unir sus señales
para hacer interferometría
óptica (Very Large
Telescope Inteferometer)
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Observatorio Astronómico Nacional San Pedro MárDr 2/24/15
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OAN-SPM
Telescopio de 2.1m
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Islas Canarias (España) La Palma
Gran Canaria
Lanzarote
Tenerife
Fuerteventura
El Hierro
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Marruecos
La Gomera
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Gran Telescopio de Canarias Edificio del GTC
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Espejo segmentado.
Diámetro total de 10.1m
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Montura altacimutal
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Recordatorio: espectro visible 2/24/15
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Telescopios en diferentes regiones espectrales • 
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Telescopios ópDcos Telescopios Infrarrojos Telescopios milimétricos Radiotelescopios Telescopios Ultravioleta Telescopios de Rayos X Telescopios de Rayos Gamma 2/24/15
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Telescopios ópDcos e IRs Localización: ● en la superficie terrestre ● en el espacio. 2/24/15
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Telescopios milimétricos y en radio •  Básicamente en Tierra •  Telescopios milimétricos sufren de la opacidad de la atmósfera, en radio es mucho menor. •  Actualmente: Gran Telescopio Mexicano (GTM), ALMA 2/24/15
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GTM
Sierra Negra, Puebla
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http://www.lmtgtm.org/
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Telescopios UV, R-­‐X y R-­‐γ
•  Se colocan en el espacio debido a la opacidad atmosférica. •  Los más recientes (ejemplos): UV: International Ultraviolet Explorer (IUE)
R-­‐X: Einstein, Chandra, XMM
R-­‐ γ: Gamma Ray Observatory (GRO)
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INTEGRAL: INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory
Lanzado el 17 de octubre de 2002
Cooperación entre: ESA, NASA y Rusia
Observa en:
Rayos gamma
Rayos X
Optico
Instrumentos:
SPI: Spectrometer on Integral
IBIS: Imager on Board the Integral
Satellite
JEM-X: Joint European X-ray Monitor
OMC: Optical Monitoring Camera
http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Integral_overview
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CONCEPTOS
BÁSICOS DE
TELESCOPIOS
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¿Qué es un telescopio? •  Instrumento usado para capturar la mayor canDdad de fotones posibles provenientes de una cierta región del espacio y concentrarlos en una región muy pequeña para su análisis. •  También podríamos decir que se usa para resolver detalles y magnificar las imágenes de cuerpos lejanos. 2/24/15
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Telescopios ópDcos •  Refractores y reflectores: Refractores: usan lentes para recoger y concentrar la luz. Reflectores: usan espejos para colectar la y concentrar la luz. 2/24/15
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Telescopio Refractor
Luz proveniente
de las estrellas
Foco
Lente
Ocular
Distancia focal
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Telescopio Reflector
Espejo
Secundario
Ocular
Espejo
primario
Luz proveniente
de las estrellas
Distancia focal
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Telescopio Catadióptrico
Espejo
Secundario
Ocular
Espejo
primario
Luz proveniente
de las estrellas
Distancia focal
Lente
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Clasificación de telescopios de acuerdo al foco utilizado
Rayos entrantes
Espejo
Foco
Eje del
telescopio
Distancia focal
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Foco primario
Espejo secundario
Espejo
terciario
Foco primario
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Foco
Newtoniano
Foco
Cassegrain
Foco
Hueco Coudé
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Foco Cassegrain
Espejo
primario
Hueco
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Telescopio Hale
Observatorio
Monte Palomar
(California, EE.UU.)
Persona
Foco primario
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Telescopios Multiespejos
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Gran Telescopio Canarias
6 segmentos
http://www.gtcdigital.net/imagenes.php?op1=6&op2=4&gal=10&img=151&ind=0&lang=en
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Efecto del tamaño del telescopio Una galaxia con el mismo tiempo de exposición pero diferentes telescopios
Galaxia Andrómeda (M31)
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Detectores •  Imágenes ● Placa fotográfica ● CCD (Charge Coupled Devices) ● CMOS (Complementary Metal-­‐Oxide Semiconductor) ● Detectores IR (ej. NICMOS) •  Medidores de luz (sin imagen): ● Fotómetros ● Espectrómetros 2/24/15
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Placa Fotográfica
Fotografía
comercial
Placa fotográfica del cúnulo Ω Cen
Annie J. Cannon
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https://historiadelaastronomia.wordpress.com/2012/07/18/recuerdos70/
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CCD: Charged Coupled Devices
Miles de columnas
~10 µm
~10 µm
Miles de renglones
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Varios millones de pixeles
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CCD ~2 cm
1 mm
Ventajas:
•  Alta eficiencia en un amplio intervalo
espectral
•  Alta cobertura espacial (pocos
espacios vacíos)
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CMOS: Complementary Metal-Oxide Semiconductor
Ventajas:
•  Más económico
•  Menor consumo de energía
•  Lectura más rápida
•  Disminución del “blooming”
•  Lectura/exposición simultánea
•  Topologías variadas
Aún no son de uso extendido en
astronomía (fracción de área no
cubierta y patrón de ruido).
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Fotómetro fotoeléctrico 2/24/15
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Ejemplos de datos del Fotómetro Danés (OAN-SPM)
Datos ubvy
Datos Hbeta
(narrow y
wide)
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•  Dirección de contacto: lorenzo @ astro.uson.mx •  Página Web del curso: hsp://www.astro.uson.mx/~lorenzo/Cursos/Intro-­‐Astronomia 2/24/15
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