Prueban con éxito en La Palma una nueva técnica de óptica adaptativa para telescopios gigantes

Un equipo internacional de astrónomos e ingenieros del Reino Unido, Francia, Italia y España, coordinado por Domenico Bonaccini, del European Southern Observatory (ESO), ha iniciado con éxito desde el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM), en La Palma, un programa de mediciones para comprobar la viabilidad de una nueva técnica de óptica adaptativa con estrellas guía láser. En las pruebas se ha incorporado un tipo de láser de sodio transportable desarrollado por ESO al sistema experimental de óptica adaptativa CANARY, desarrollado por las universidades de Durham (Reino Unido) y París (Francia)  y que lleva años operando en el Telescopio William Herschel (WHT), de 4,2 m de diámetro, perteneciente al Grupo de Telescopios Isaac Newton (ING).

Los satisfactorios resultados preliminares, favorecidos por la calidad del cielo de Canarias, demuestran el gran potencial de esta nueva generación de sistemas de óptica adaptativa para grandes instalaciones, como el Gran Telescopio CANARIAS (GTC) y los futuros telescopios gigantes, entre los que se encuentran el Telescopio Europeo Extremadamente Grande (E-ELT) y el Telescopio de Treinta Metros (TMT).

El láser de sodio, denominado WLGSU, tiene 20 vatios de potencia y es capaz de generar una estrella artificial a 90 km de altura. Desde el ORM, el sistema de óptica adaptativa CANARY ha utilizado esa estrella artificial para medir las distorsiones que la turbulencia atmosférica provoca en la luz y corregir, en tiempo real, las aberraciones inducidas en la imagen astronómica.

“Para simular las condiciones que se darán en el E-ELT, el láser se ha lanzado a 39 m del WHT, una separación igual al diámetro del espejo del futuro E-ELT. A esta distancia, por un efecto de perspectiva, la estrella artificial adquiere una apariencia alargada, lo que genera  dificultades en su medición. Los resultados obtenidos en el ORM están contribuyendo a resolver este problema y allanar el camino para los instrumentos en desarrollo que tendrán los telescopios gigantes”, explica Marcos Reyes, ingeniero del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) responsable de la participación española.

“El equipo CANARY –añade Marc Balcells, director del ING- lleva años siendo pionero en el desarrollo e innovación de técnicas de óptica adaptativa. En el WHT se han demostrado por primera vez las técnicas de óptica adaptativa multi-conjugada y de óptica adaptativa multi-objeto, imprescindibles en telescopios gigantes. Con la incorporación del láser de sodio, esperamos resolver definitivamente el tratamiento del alargamiento de la estrella artificial.”

Imagen del láser de sodio de ESO propagándose en la atmósfera baja durante el experimento con el sistema de óptica adaptativa CANARY del WHT. Crédito: Consorcio de CANARY-WLGSU.

Las estrellas guía láser

Uno de los obstáculos para la observación astronómica con telescopios es que la atmósfera terrestre distorsiona la luz que nos llega de las estrellas y emborrona su imagen. Para remediarlo, se emplean técnicas de óptica adaptativa que permiten corregir, en tiempo real, los efectos de la turbulencia atmosférica y lograr imágenes astronómicas casi tan nítidas como si el telescopio estuviera en el espacio. Estas técnicas utilizan como referencia estrellas naturales muy brillantes que permiten medir los efectos de la atmósfera. Sin embargo, estos astros luminosos son escasos en el cielo y no siempre se encuentran en los lugares que interesa observar.

Para solucionar este problema, se crean estrellas artificiales proyectando láseres de alta potencia en el cielo. Estos haces iluminan los átomos presentes en las capas altas de la atmósfera y crean zonas brillantes que actúan como estrellas guía láser. Cuanto más alta esté la estrella artificial, mejores resultados se consiguen en la corrección de la turbulencia provocada por las distintas capas de la atmósfera. En los últimos años se han desarrollado láseres de sodio, de color naranja por ser esta la longitud de onda en la que los átomos de sodio absorben energía y emiten luz. Estos láseres pueden crear estrellas artificiales a unos 90 km de altura, en un estrato de la atmósfera denominado “mesopausa”, lo que ha supuesto un hito técnico para la Astrofísica.

“Actualmente –comenta Begoña García, coordinadora del Área de Instrumentación del IAC-, todos los grandes telescopios terrestres están trabajando en sistemas de óptica adaptativa y estrellas guía láser. Las pruebas realizadas en el ORM forman parte de un ambicioso programa de investigación y desarrollo tecnológico en este campo en el que colaboran el ESO, el IAC, el Grupo de Telescopios Isaac Newton (ING), el Gran Telescopio de Canarias (GRANTECAN), la Universidad de Durham, el Observatorio de París y el Observatorio Astronómico de Roma.”