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Cámara gigante rastrea asteroides
El primero de los cuatro nuevos telescopios de seguimiento de asteroides se pondrá en funcionamiento el próximo mes en Hawai, con la promesa de escanear rápidamente grandes franjas del cielo gracias a la cámara digital más grande del mundo.
Vigilar: El prototipo del telescopio Pan-STARRS, PS1, se centró en el cometa Holmes durante las pruebas en 2008. El detalle es aproximadamente la mitad de lo que se espera cuando el telescopio entre en funcionamiento en diciembre.
El proyecto, conocido como Telescopio panorámico y sistema de respuesta rápida (Pan-STARRS) , tiene como objetivo escanear todo el cielo visible desde la cima del monte Haleakala en la isla de Maui, Hawái, tres veces al mes, en busca de asteroides y objetos cercanos a la Tierra (NEO) de tan solo 300 metros de diámetro. En el corazón de cada telescopio hay un Cámara digital de 1.400 millones de píxeles que puede fotografiar amplias franjas del cielo nocturno con gran detalle.
El primer telescopio prototipo que usa la cámara estará en línea en diciembre. Este telescopio escaneará el cielo nocturno en busca de asteroides y cometas que puedan representar una amenaza para la Tierra. Pan-STARRS está diseñado para tener al menos tres veces el poder colector de los telescopios NEO actuales.
Las cámaras Pan-STARRS, cada una de las cuales consta de un conjunto de dispositivos de carga acoplada (CCD) de 40 centímetros cuadrados, aportan nueva tecnología a la óptica utilizada en astronomía. Quizás el aspecto más innovador es la capacidad de cada celda CCD para cambiar electrónicamente una imagen para contrarrestar el desenfoque atmosférico y ofrecer una astrofotografía más clara, dice Barry Burke, miembro del personal senior del MIT Laboratorio Lincoln , que hace las cámaras.
La atmósfera es el límite para la calidad de la imagen, pero hay una característica especial de estos chips que les permite eliminar parte del desenfoque debido a los efectos atmosféricos, dice Burke. Permite que la imagen se desplace en cualquier dirección en el chip de manera que coincida con el movimiento de las estrellas y que elimine una parte significativa del desenfoque.
Conocida como CCD de transferencia ortogonal (OTCCD), la tecnología utiliza componentes electrónicos para ajustar la imagen en lugar de inclinar mecánicamente la lente o el espejo de una cámara, una técnica más común utilizada en cámaras de consumo que tienen estabilización óptica de imagen. Debido a que el proceso es electrónico, la tecnología se puede distribuir a cada celda de la matriz CCD, lo que permite ajustes mucho más granulares a la turbulencia atmosférica localizada. El resultado es una imagen más nítida de lo que podría producir un observatorio terrestre.
La estructura de mosaico de la cámara CCD también conduce a un sistema más confiable y costos de fabricación menos costosos, dice Burke. No es posible que el chip tenga ese tamaño, por lo que nos vemos obligados a romper la cámara en mosaicos, dice.
Cada cámara Pan-STARRS consta de un conjunto de dispositivos de ocho por ocho, cada uno de los cuales contiene un conjunto de celdas CCD de ocho por ocho. El tamaño de cada celda, unos seis milímetros de lado, está determinado por un punto óptimo: si las virutas fueran mucho más grandes, la cantidad de defectos en ellas, y por lo tanto el costo total de su fabricación, sería demasiado grande; si fueran mucho más pequeños, sería mucho más difícil organizarlos en el plano focal de la cámara.
Muchos ojos: Cada componente de la matriz CCD de transferencia ortogonal consta de un dispositivo de cinco centímetros compuesto por 64 chips CCD. La gran matriz de ocho por ocho solo contiene 60 dispositivos porque los elementos de las esquinas estarían demasiado lejos del centro del plano focal para recopilar datos útiles.
Tal diseño probablemente será el camino del futuro para las cámaras de plano focal muy grandes, dice Donald Figer, astrónomo y director de la Laboratorio de detectores de imágenes de Rochester (RIDL) , en Nueva York.
Colocar el plano focal de la cámara en numerosos CCD y usar la tecnología de transferencia ortogonal le permite evitar un problema que a menudo afecta a los chips CCD más grandes, dice Figer. Este problema, llamado floración, ocurre debido a los contrastes en las intensidades de la luz proveniente de un campo de estrellas. Una estrella muy brillante puede crear una gran carga eléctrica en una fila y columna en particular de un chip CCD, porque su intensidad sobrepasa la parte del cielo reflejada en el chip. Los CCD envían sus datos a lo largo de las filas y columnas de los circuitos semiconductores, por lo que una señal de luz fuerte puede abrumar a los demás píxeles de la misma fila y columna. Pero al usar muchos chips, el efecto se puede localizar y, al mover la imagen mediante transferencia ortogonal, se puede corregir la intensidad máxima.
La capacidad de transferencia ortogonal le permite cambiar la carga a lo largo de los segmentos, dice Figer. Le permite obtener una imagen más clara de manera efectiva. Otras cámaras hacen algo así, pero lo hacen deformando el espejo.
El enfoque de Pan-STARRS es diferente al utilizado en grandes telescopios en otros observatorios, como los dos telescopios de 10 metros del Observatorio Keck en Mauna Kea, en Hawai. Los telescopios grandes suelen utilizar óptica adaptativa para corregir la turbulencia atmosférica aprovechando un objeto brillante, conocido como estrella guía natural, cerca del objetivo. Al ajustar la imagen del telescopio para corregir las aberraciones detectadas en la imagen de la estrella guía, se obtiene una imagen mucho más clara, corregida para la turbulencia atmosférica. Sin embargo, en el 99 por ciento de los casos de visualización, una estrella guía natural no está disponible, por lo que Keck 1 y Keck 2 usan una estrella guía láser, que se crea enviando un rayo láser de longitud de onda de sodio a la atmósfera superior para excitar una capa delgada de átomos de sodio allí. Esto crea un punto de referencia cerca del objetivo de observación, similar a una estrella guía natural.
Un telescopio terrestre equipado con óptica adaptativa puede producir imágenes con una resolución comparable a la del telescopio Hubble. Sin embargo, el enfoque es demasiado caro para telescopios más pequeños, como los visores Pan-STARRS de 1,8 metros. Sin embargo, a menor costo, la corrección de imagen realizada por los OTCCD da como resultado una imagen de calidad similar, si no tan buena.