La nueva mirada de Galileo

Los lugares para observar el Cielo.

Cumbres hermosas, paisajes extraños, cielos azules, noches estrelladas. Lugares remotos donde las cúpulas de los telescopios han colonizado un territorio, frecuentado casi exclusivamente por astrónomos que buscan descifrar los secretos del Universo.

La ubicación de los observatorios astronómicos no es casual; desde hace siglos se han buscado simas altas y limpias para ver las estrellas con más claridad. Los criterios para identificar los lugares óptimos se han ido sofisticando con el tiempo. Los primeros buscadores usaron la intuición, la exploración del paisaje y notas recogidas en cuadernos de bitácora. Ahora el estudio de la atmósfera para la observación astronómica es una ciencia de futuro, que ha unido los avances de la Óptica, la Meteorología o la Ingeniería para configurar una disciplina nueva.

Son muchos los parámetros que definen la bondad de un lugar para la observación del cielo. En su mayoría dependen de las propiedades de la atmósfera aunque algunos están también relacionados con la geología del lugar. Entre los más prioritarios están: el tiempo útil, el fondo del cielo y la calidad de imagen o seeing.

El tiempo útil Los Observatorios están en lugares secos, casi sin vegetación, resultado de lluvias escasas, cielos sin nubes y poca humedad. El tiempo útil para la observación es el número de días con el cielo despejado. Un buen lugar debe tener más de 260 noches por año en las que se pueda observar el cielo.   El fondo del cielo Además de despejado, el cielo debe ser oscuro para que su brillo no impida ver objetos muy débiles. La exploración del Universo nos lleva a estudiar objetos muy lejanos que nos cuentan cómo era el Universo en épocas pretéritas. La luz que llega desde un cuerpo celeste es tanto más débil cuanto más lejos está. Sólo en cielos oscuros se pueden distinguir aquellos objetos que nos dan las claves para la Cosmología. A menudo los Observatorios están en lugares remotos. Paranal en Chile o MaunaKea en la isla de Hawai están muy lejos de las ciudades que, con su iluminación contaminan el cielo haciéndolo artificialmente brillante. Algunos -muy pocos- en lugares menos remotos y más accesibles, como el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de La Palma disfrutan también de cielos oscuros; esto se conseguido gracias a leyes que lo protegen de la contaminación lumínica. España ha sido pionera en promulgar este tipo de leyes de las que recientemente ha surgido la iniciativa de UNESCO, starlight, que defiende el “derecho del hombre a disfrutar de la luz de las estrellas”.

La calidad de la imagen

El poético “titilar” de las estrellas también es una limitación para la observación. Resulta de la turbulencia de la atmósfera terrestre, que perturba la radiación que la atraviesa. Las estrellas son objetos tan lejanos que se verían como puntos perfectos de luz si no existiera la atmósfera. El rayo de luz procedente de la estrella se desvía y ensancha a medida que atraviesa la atmósfera. El resultado es una mancha circular en vez de un punto perfecto, cuyo tamaño se denomina “seeing”. Su valor es tanto mayor cuanto mayor sea la turbulencia y tiene dos efectos negativos claros. Por un lado la energía de la radiación de la estrella se reparte en el área de la mancha. Cuando observamos una estrella brillante este efecto de dilución no importa mucho pero, si observamos galaxias o nebulosas muy débiles el seeing las difumina disminuyendo el contraste. Además, el seeing al aumentar aparentemente el tamaño de un objeto limita la capacidad de distinguir astros que estén muy próximos entre sí.  

El seeing es un parámetro prioritario para establecer un “ranking” de bondad de la calidad del cielo de un Observatorio Astronómico. Define la calidad de imagen y es cuantificable a partir de los “monitores de seeing”,  instrumentos calibrados y estandarizados. Si la turbulencia no es muy alta, la distorsión de la imagen que produce la atmósfera se puede llegar a corregir con sistemas de Óptica Adaptativa implementados en los telescopios.

La turbulencia atmosférica tiene variaciones temporales muy rápidas. Para medirla se necesitan instrumentos capaces de muestrearla a alta frecuencia (cientos de imágenes por minuto). Pero además tiene oscilaciones de periodos más largos, relacionados con las variaciones del clima local.  La caracterización moderna de un observatorio tiene que incluir el análisis de bases de datos extensas en el tiempo (decenas de años) que permitan la caracterización correcta y con las que además se desarrollen modelos de predicción. Es posible, poniendo en común datos y modelos, optimizar los recursos de observación astronómica, planificando la observación para el momento más adecuado.

El lugar perfecto

Cielos despejados y oscuros, poca humedad, atmósfera estable con poca turbulencia y vientos moderados. Lugares geológicamente bien caracterizados con suelo rocoso capaz de sustentar inmensas estructuras que deben permanecer estables y a salvo de movimientos sísmicos o riesgos geológicos. Son algunos de los criterios que se imponen a los Observatorios que han de albergar los telescopios del s XXI. A la sofisticación del diseño de espejos de tamaños colosales, hay que unir atmósfera de muy buena calidad, que no ponga en riesgo la gran inversión que supone el desarrollo de los nuevos telescopios. El futuro de la astronomía en tierra apuesta por telescopios cada vez más grandes y sofisticados que, unidos a cielos despejados y nítidos permitirán ver objetos lejanos que son la clave para trazar la historia del Universo.

 

AUTOR >> Casiana Muñoz-Tuñón – Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)

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