Por qué los astrofísicos necesitan una bombilla en órbita

Los astrónomos que miden las fuentes de luz más distantes necesitan saber la cantidad de luz que absorbe la atmósfera. La respuesta es una bombilla en órbita.

Los telescopios espaciales han cambiado nuestra visión del Universo en los últimos 25 años y el futuro parece prometedor. Un número de nuevos observatorios y técnicas de observación, tanto en tierra como en órbita, prometen ampliar nuestra comprensión del cosmos aún más.

CALIPSO


Pero hay un problema. Uno de los procesos fundamentales en la observación es la calibración de los instrumentos involucrados. Los astrónomos pueden poner a prueba fácilmente sus telescopios terrestres con una bombilla decente. Pero una cosa que no pueden tener en cuenta es la cantidad de luz absorbida por la atmósfera, la cual puede ser significativa.

Es fácil imaginar que este problema desaparece con los observatorios espaciales. Pero estos también tienen que calibrarse. El Telescopio Espacial Hubble, por ejemplo, tiene a bordo bombillas de tungsteno para este propósito.

Pero esto también introduce diversas incertidumbres a causa de cosas como pequeños cambios en la emisión de una bombilla cuando cambia la temperatura conforme el observatorio entra y sale de la sombra de la Tierra. Tampoco hay manera de cotejar las medidas de las bombillas de tungsteno del Hubble con las observaciones desde el suelo.

Estas incertidumbres están poniendo límites importantes en algunos tipos de observación, dice Justin Albert de la Universidad de Victoria en Canadá. Tal vez el ejemplo más importante es la medida de la expansión del universo que los astrónomos hacen mirando el brillo de las supernovas tipo 1a en galaxias distantes. Mejores medidas requerirán una mejor calibración.

Albert dice que hay una solución obvia: poner una bombilla en órbita de forma que los telescopios en tierra pueden utilizarla para determinar exactamente la cantidad de luz que absorbe la atmósfera en cualquier frecuencia. “La incorporación de fuentes artificiales de luz calibrada en el espacio al arsenal de técnicas para la calibración fotométrica proporcionará una nueva y poderosa herramienta para aumentar la precisión en la astrofísica”, dice. Hoy, describe los diversos factores que intervienen en su idea.

La fuente de luz requerida es sorprendentemente pequeña. Señala que una bombilla estándar de 25 Watts en una órbita a 700 km sería tan brillante como una estrella de magnitud 12,5. Un láser sintonizable es otra opción, pero tendría que apuntarse con precisión en cualquier telescopio terrestre, aumentando así la complejidad del diseño.

Ninguna bombilla decente es actualmente visible en el espacio, pero hay allí una nave espacial con un láser apuntando a la Tierra. CALIPSO es un satélite franco-estadounidense diseñado para medir el perfil vertical de nubes y aerosoles. Con este fin, lanza un haz láser verde hacia la superficie y mide la reflexión.

La idea de Albert es que la medición de este haz desde el suelo es una manera de demostrar el concepto de calibración de telescopios en órbita. Y sin duda ha estado ocupado persiguiendo el satélite y fotografiando la luz que produce mediante un conjunto de siete cámaras distribuidas en pocos cientos de metros.

Su mayor problema es que el láser de CALIPSO no fue diseñado con el propósito para el que lo utilizará él. El haz tiene una huella de sólo 100 metros, aproximadamente, de ancho. Y puesto que las incertidumbres en la órbita de la nave son mayores que esto, es difícil poner las cámaras en la línea de fuego.

Además, el láser se dispara a a un ritmo de 20 Hz, lo que significa que el centelleo en la atmósfera se convierte en un factor (mientras que en un pulso más largo o haz continuo podría hallarse el promedio temporal). Sin embargo, ha hecho un excelente trabajo de caracterización de los problemas asociados con este tipo de trabajo.

Pero destaca la dificultad que tendrían los observatorios con estas técnicas. Estos tipos de observaciones láser sólo son posibles cuando el satélite está directamente sobre la cabeza y son válidas únicamente para ese punto en el cielo, en ese lugar en la Tierra, para ese punto en el tiempo.

Claramente, los astrónomos van a necesitar algo mejor. Una bombilla de luz que pueda verse desde un mayor ángulo es una buena opción.

Sin embargo, los reflectores no lo son. Albert señala que, si bien varios satélites tienen reflectores para telemetría láser, éstos no pueden utilizarse para medir con precisión la absorción de la luz en la atmósfera. Esto se debe a que la reflectividad cambia con el ángulo de incidencia, pero no se sabe cómo exactamente. Por otra parte, la reflectividad de estos dispositivos cambia con el tiempo, conforme los espejos se enfrentan al daño de los micrometeoritos.

Para llevar adelante su investigación, Albert tiene planeado enviar más luces avanzadas en globos para que se pueda estudiar mejor este problema.

Pero al final, la única manera de ayudar realmente a los astrónomos del futuro será poner una bombilla en órbita. Dado que la historia de la expansión del Universo es uno de los problemas más importantes en la cosmología, quizás es hora de empezar a pensar más acerca de cómo se puede hacer esto.


Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1101.5214: Satellite-Mounted Light Sources as Photometric Calibration Standards for Ground-Based Telescopes
Fecha Original: 31 de enero de 2011
Enlace Original

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Comments (9)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Los astrónomos que miden las fuentes de luz más distantes necesitan saber la cantidad de luz que absorbe la atmósfera. La respuesta es una bombilla en órbita. Los telescopios espaciales han cambiado nuestra visión del Univers…..

  2. [...] This post was mentioned on Twitter by Ciências Exactas, DarkSapiens, Iñaki Agirre, cidam, Rafael CL and others. Rafael CL said: RT @CienciaKanija: Por qué los astrofísicos necesitan una bombilla en órbita http://bit.ly/f6KsfA [...]

  3. [...] en Español: Ciencia Kanija Fuente: Cornell University [...]

  4. [...] Por qué los astrofísicos necesitan una bombilla en órbita [...]

  5. Tojeiro

    Es muy interesante descubrir este tipo de cosas, lo importante que puede llegar a ser tener una “simple” láser montado ahí arriba. Yo por mi parte propongo algo, dado que puede llegar a ser muy caro enviar satélites solo con el fin de emitir un láser direccional y/ó una “bombilla” para actuar como faro, aunque se trate de microsatelites en GEO, una solución podría ser adicionarlos a satélites mas grandes con un coste seguramente muy bajo y con un láser direccional.

  6. Karlo

    O aprovechar la ISS que la tenemos ahí aburrida.

  7. Por qué los astrofísicos necesitan una bombilla en órbita…

    Se plantea lanzar una bombilla al espacio que permita calibrar los instrumentos de los telescopios y medir la absorción de la atmósfera….

  8. Carlus

    Parece difícil conseguir una “bombilla” que emita por igual en todas direcciones. Tenderá a ocurrir que la intensidad de luz será función del ángulo, y esta función será dificil de determinar, y seguramente cambiará con el envejecimiento.

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