Liz Kruesi
Revista Astronomy Versión del inglés, de Félix Ramos Gamiño
Cuando en 1609, Galileo Galilei apuntó hacia el cielo su telescopio, captó un espectáculo nunca antes visto. Aun cuando su refractor tenía un campo de visión reducido, y distorsionaba la imagen, fue el primero en obser-var la luna como una esfera imperfecta. Esta nueva capacidad de observación demostró que las creencias científicas de la época eran inexactas. Desde entonces, muchos observadores han abierto una nueva ventana al universo.
SURGIMIENTO DEL REFLECTOR
Los primeros telescopios –refractores- utilizaban lentes para recoger y enfocar la luz. Sin embargo, un lente enfoca diferentes colores de luz a puntos distintos. Este efecto –denominado aberración cromática- genera flecos de color alrededor de los objetos contemplados con los primeros refractores. Sir Isaac Newton determinó que no era posible fabricar telescopios con lentes acromáticos. En lugar de eso, en 1668, con el uso del metal especular –una aleación de cobre y estaño-, creó un telescopio reflector. Para ello, utilizó un espejo primario de forma esférica, y un espejo secundario plano, con un ángulo de 45 grados, a fin de reflejar la luz hacia un lado del tubo (y también hacia la pieza ocular agregada). La abertura de este telescopio era de una pulgada y media, y aumentaba 40 veces el tamaño de los objetos. Newton fabricó el primer reflector, pero no fue el primero en tener la idea. En 1663, James Gregory diseñó una combinación de dos espejos. Su concepto consistía en un espejo primario parabólico, cóncavo y un espejo secundario elipsoide, también cóncavo. Desafortunada-mente, en la década de 1660 no había quien pudiera dar a un espejo otra forma de superficie que la esférica. Así, el diseño de Gregorian resultó inútil. El diseño del tercer telescopio reflector, del francés Laurent Cassegrain, ocurrió en 1672. En el diseño de éste, aunque el espejo primario es una parábola, igual que en el de Gregorian, el espejo secundario es hiperboloide convexo, en lugar de elipsoide cóncavo. Sin embargo, igual que en el caso de Gregorian, a causa de las limitaciones tecnológicas de la época, tuvieron que pasar varios años para que el diseño de Cassegrain pudiera superar el estado de propuesta. Esos incipientes telescopios reflectores tuvieron un problema, denominado aberración esférica. Cuando un telescopio utiliza un espejo esférico, los rayos de luz cercanos al centro del espejo se reflejan en un punto focal diferente a los puntos en que se reflejan los rayos cerca-nos a los bordes exteriores. Mientras los técnicos en óptica no fueron capaces de fabricar espejos con otras formas, persistió el problema de la aberración esférica.
REGRESO DE LOS REFRACTORES
Aparte de su aberración cromática, los telescopios re-flectores también tenían otros problemas. Sus espejos tenían imperfecciones, y sus tubos eran extremada-mente largos para adecuar la longitud focal del lente primario. En 1729, el primero de estos problemas experimentó una drástica mejoría, gracias al desarrollo de los lentes acromáticos de Chester Moor Hall. Su diseño combinaba dos piezas de vidrio –cada una con diferente índice de refracción; esto es, la forma en que el vidrio curvaba la luz. Mediante el uso de vidrio muy brillante y vidrio poco reflejante y con poca capacidad de dispersión, Hall creó un lente que enfocaba la mayor parte de los colores en el mismo punto.
En 1765, Peter Dollond encontró una forma de eliminar por completo la aberración cromática, mediante la unión de tres lentes diferentes, a fin de crear el objetivo trillizo. A pesar de esta mejoría, los lentes de más de cuatro pulgadas de los refractores tenían imperfecciones tales como burbujas y rayas que alteraban el aspecto de los objetos celestiales. Estos inconvenientes frenaron la evolución de los refractores, hasta que alguien fue capaz de fabricar un lente más grande, libre de defectos.
LENTES SIN DEFECTOS
En 1785, el artesano suizo Pierre Louis Guinand, tras casi 20 años de pruebas y errores, inventó una nueva técnica, que utilizaba un agitador de arcilla en lugar de un palo de madera, para mezclar el vidrio líquido. Con este agitador de arcilla, las burbujas salían a la superficie, y el vidrio permanecía mezclado más tiempo. Como resultado de ello, los lentes de Guinand estaban casi por completo libres de defectos. Con apoyo de una firma financiera alemana, Guinand enseñó su método de fabricación de lentes al físico Joseph Fraunhofer. Éste fabricó un buen número de excelentes telescopios. De hecho, el refractor Dorpat, de 9.5 pulgadas de diámetro, que construyó en 1824, fue el primer telescopio en usar soporte ecuatorial.
LOS REFLECTORES SE PONEN AL DÍA
Los telescopios reflectores se quedaron estancados por unos 40 años, hasta que los técnicos en óptica idearon cómo fabricar espejos no esféricos. En 1721, John Hadley se enseñó a sí mismo a manejar el material especular y él y sus dos hermanos crearon un espejo parabólico para un telescopio gregoriano. Pocos fabricantes de telescopios lograron más avances que el astrónomo alemán –inglés de nacimiento- William Herschel. En 1773 inició la producción de pequeños telescopios de unas cuantas pulgadas de diámetro. Sin embargo, en 1778 pulió un espejo fabricado con material especular, de aproximadamente seis pulgadas de diámetro. Este telescopio, de siete pies de largo, y de diseño newtoniano, fue el instrumento que utilizó unos dos años y medio más tarde, para descubrir el planeta Urano. Las superficies reflejantes de Herschel, igual que otros espejos de espe-cular, tenían que ser pulidos de manera constante. Así, fabricó dos espejos para la mayor parte de sus telescopios, a fin de poder seguir sus observaciones con uno, mientras pulía el otro. En 1783, Herschel fabricó su telescopio más usado, el cual tenía un espejo de aproximadamente 18.5 pulgadas de diámetro y un tubo de veinte pies de largo. Su siguiente telescopio fue un instrumento con apertura de 48 pulgadas, el cual instaló en un tubo de 40 pies de largo. Para subir y bajar sus telescopios de 20 y 40 pies, Herschel utilizaba cables soportados por estructuras de madera. Su monstruo de 40 pies fue, a partir de 1789, el telescopio más largo, hasta que, en 1845, William Parsons, el tercer conde de Rosse, completó su versión de 72 pulgadas de diámetro. Parsons deseaba un telescopio mejor y más grande que el de Herschel, y la única manera de lograrlo era fabricándolo él mismo. Afortunadamente para él, tenía recursos ilimitados, tanto económicos como materiales. Así pues, puso manos a la obra en Birr Castle, en Irlanda.
EL LEVIATÁN DE PARSONSTOWN
A fin de perfeccionar su método, Parsons moldeó primero un espejo de 15 pulgadas; después, uno de 24, y finalmente, uno de 36. Este último producía imágenes más brillantes y más nítidas que los espejos de Herschel. Entonces, ¿cuál sería el siguiente paso? Hacerlo más grande. Lo logró simplemente duplicando el diámetro. Después de haber vaciado su espejo de 72 pulgadas, tuvieron que transcurrir más de 16 semanas para que se enfriara. Durante el proceso de pulido, el espejo se quebró. Sin desmoralizarse, vació un segundo, un tercero, un cuarto y, finalmente, un quinto espejo. Este enorme espejo pesaba cuatro toneladas, demasiado para que unas vigas de madera pudieran soportarlo. Así pues, Parsons construyó muros de piedra para sostener el tubo de 56 pies de largo. En 1845, Parsons y sus asistentes terminaron el “Leviatán de Parsonstown”.A causa de su sistema de montaje, el telescopio tenía sólo movimiento ascendente y descendente, y ligeramente a un lado y otro, lo cual limitaba su campo de visión. Las condiciones climatológicas nunca parecían cooperar. Parsons observó la estructura espiral de la Galaxia Whirlpool (M51) y de otras nebulosas; pero, a causa del limitado tiempo de observación, el telescopio resultó, en muchos sentidos, poco menos que inútil. A pesar de todo, siguió siendo hasta 1917 el telescopio más grande jamás construido en el mundo.El último gran telescopio que utilizaba un espejo de especular fue terminado en 1868. Seis años antes, una comisión de astrónomos y fabricantes de telescopios había proyectado la construcción de un telescopio para el hemisferio sur. La comisión eligió un telescopio de reflexión, de 48 pulgadas, para Melbourne, Australia. Y aun cuando el vidrio con plata acababa de hacer su aparición, prefirieron un espejo de especular, porque consideraron que el lente con plata se empañaría muy pronto, y podría dañarse o quebrarse por causas climatológicas. El telescopio de Melbourne fue utilizado aproximadamente por espacio de diez años, antes de que sufriera daños irreparables. Y en esa forma terminó la era de los telescopios metálicos. De nueva cuenta, el avance de los grandes telescopios de refracción se estancó por décadas. Dado que los espejos de especular se empañaban fácilmente, y que los espejos cubiertos estaban aún en su infancia, los observadores generalmente preferían los refractores sobre otros reflectores.
SURGEN LOS REFRACTORES GIGANTES
Una vez que los refractores superaron la barrera de las cuatro pulgadas, fue sólo cuestión de tiempo para que los grandes refractores estuvieran por todos lados. Los ciudadanos de Boston, invadidos por un creciente interés por la astronomía, reunieron sus recursos a fin de contar con un refractor de 15 pulgadas en el Observatorio de la Universidad de Harvard. Este telescopio, terminado en 1847, fue durante 20 años el más grande de los Estados Unidos, hasta que final-mente fue superado en tamaño por uno de una firma americana líder en óptica. Mientras hacía observaciones por el refractor de Harvard, Alvan Clark consideró que él podría crear un lente de calidad superior. De hecho, llegó a construir algunos de los más finos refractores del mundo. Con su padre, fundó la compañía Alvan Clark and Sons, que en 1844 inició la producción de lentes pequeños. Pero, para fines del siglo, los telescopios de refracción Clark estaban en práctica-mente todos los observatorios importantes de los Estados Unidos. En cinco ocasiones diferentes, Clark hizo el refractor más grande del mundo. En 1862, Clark terminó un ecuatorial, para la vieja Universidad de Chicago. Este telescopio sigue en uso hasta la fecha, en el Observatorio Dearborn, en la Universidad del Noroeste, al norte de Chicago.
EL MEJOR Y MÁS GRANDE TELESCOPIO
En 1870, el Observatorio Naval de los Estados Unidos pidió a su astrónomo, Simon Newcomb, que buscara el mejor y más grande telescopio que se pudiera comprar con 50 mil dólares. Newcomb contrató a Clark, quien creó un telescopio con un lente de 45 kilogramos de peso, una abertura de 26 pulgadas y 13 metros de focal. En 1873, éste quedó instalado en el Observatorio Naval, y durante 15 años fue el mayor refractor del mundo. Entre 1870 y 1890, vieron la luz muchos grandes refractores. En 1885, Clark empezó a trabajar en el telescopio de refracción, de 36 pulgadas, del Observatorio Lick, el cual sería instalado en el Monte Hamilton, en California. El sitio, con una altura de cuatro mil 200 pies sobre el nivel del mar, ofrecía óptimas condiciones de observación. Una vez terminado, el Lick, fue el refractor más grande del mundo unos cuantos años, de 1888 a 1897.Unos años después, la Universidad del Sur de California encargó a Clark un telescopio con objetivo de 40 pulgadas. Sin embargo, los fondos se esfumaron, y Clark se encontró con dos objetivos con lentes de 40 pulgadas, pero sin compradores. Entonces hizo su aparición George Ellery Hale, de la Universidad de Chicago. Reconociendo la importancia de un observatorio para un programa académico de astrofísica, Hale y el presidente de la universidad convencieron a Charles Tyson Yerkes, un magnate Ferroviario de Chi-cago, de que pagara los lentes del telescopio, el montaje y el resto del observatorio. Hale eligió un sitio en el sur-este de Wisconsin, en la orilla del lago Ginebra. Las noches extremadamente frías permitían una clara visibilidad. El Yerkes de 40 pulgadas vio la primera luz en 1897. El tubo de este telescopio gigante es de 64 pies de largo y pesa seis toneladas. Este peso no incluye el sistema de montaje. Tan sólo los lentes pesan unas 500 libras –más de 226 kilogramos. El telescopio de refracción Yerkes, todavía en uso en nuestros días, sigue siendo uno de los telescopios más grandes del mundo. Desgraciadamente, los lentes más grandes y más gruesos se comban por su propio peso. Asimismo, absorben algo de la luz entrante. Estos problemas, combinados con los avances en la fabricación de espejos, popularizaron nuevamente los telescopios reflejantes. El siglo XX fue testigo de la construcción de enormes reflectores.
REGRESO DE LOS REFLECTORES
El deseo de los astrónomos de obtener más luz para sus fotografías y para su investigación espectroscópica ayudó a revivir el telescopio reflejante. La nueva tecnología –uso de espejos cubiertos de aluminio en lugar de metal- significó espejos con menos exigencias de mantenimiento. Asimismo, eran mucho más ligeros y más fáciles de manejar. Mientras en otros países los ópticos construían lentes reflectores de vidrio recubierto, su aceptación fue lenta en los Estados Unidos. Hale jugó un papel determinante en el impulso hacia los grandes reflectores. Incluso antes de que estuviera terminado el refractor de 40 pulgadas de Yerkes, Hale empezó a planear un reflector de 60 pulgadas. Dado que el Medio Oeste superior no gozaba de las mejores condiciones para la observación, decidió instalarlo en lo alto del Monte Wilson, en California. Hale contrató a un óptico de nombre George W. Ritchey, quien fabricaba espejos telescópicos de la más alta calidad, incluido uno de 24 pulgadas, utilizado en el Observatorio Yerkes. La tarea de Ritchey consistía en hacer el espejo de 60 pulgadas. Para empezar, acondicionó una habitación limpia en su tienda de pulido. Selló las ventanas; mantuvo la temperatura tan uniforme como le fue po-sible; instaló una pantalla de lona sobre el espejo, a fin de protegerlo del polvo, y utilizaba una bata y una gorra de médico. El reflector de 60 pulgadas inició operaciones en 1908.Hale no se detuvo ahí. Unos años más tarde, el empresario de Los Ángeles, John D. Hooker, junto con la Institución Carnegie, aportó el dinero para un reflector de cien pulgadas, también en lo alto del Monte Wilson. Una vez ter-minado, todo el instrumento –espejo, tubo y contrapesos- pesaba más de cien toneladas, a pesar de lo cual se podía mover con gran precisión. El telescopio Hooker de cien pulgadas vio la luz primera en 1917, y la investigación normal se inició en 1918. Después de más de 70 años, un telescopio había superado en tamaño al Leviatán de Parsonstown.
Progresivamente, conforme fue avanzando la tecnología, los reflectores fueron siendo más grandes. El telescopio de Hooker marcó el límite para los espejos de vidrio, de modo que, a partir de entonces, se fabricaron espejos de diferentes materiales, recubiertos con aluminio. El reflector Hale, de 200 pulgadas, de Monte Palomar, mantuvo durante casi treinta años el rango del telescopio más grande del mundo, de 1948 a 1975. El ruso BTA-6 (Gran Telescopio Altazimuthal), fue el reflector de 236 pulgadas que superó en 1975 al Hale de 200 pulgadas, pero la óptica del Hale era superior. En la década de los años noventa, los astrónomos construyeron un buen número de reflectores masivos, a fin de superar el poder de resolución del Hale. Para fines del siglo XX, los astrónomos estaban utilizando espejos segmentados a fin de crear telescopios de reflexión todavía más grandes. A fin de superar las distorsiones causadas por la atmósfera, han colocado telescopios en órbita alrededor de nuestro planeta. La búsqueda tendiente a ver y a comprender más sobre nuestro universo sigue su marcha. Es un objetivo que se planteó hace 400 años, y no hay señales de que se vaya a detener.
