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Artículo - Telescopios rápidos versus telescopios lentos en visual


Alvarez

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Primero veamos que se entiende por telescopios rápidos (o luminosos) y lentos (u oscuros).

En realidad ese es un término que proviene de la fotografía y hace referencia a la relación focal del telescopio (F), que es el cociente entre apertura y distancia focal, ambos en las mismas unidades. Así pues, a los telescopios con pequeñas relaciones focales (típicamente F5 o menos) se los denomina rápidos o luminosos en referencia a los tiempos de exposición, en otras palabras se requiere un tiempo menor para captar la misma cantidad de luminosidad que uno lento u oscuro (típicamente F10 o más).

Entre F5 y F10 hay un terreno intermedio que podría ser considerado la tierra de los “multiuso” aunque, como veremos más adelante, la calidad del ocular se hace mucho más crítica a medida que nos acercamos a F5, reduciéndose en general también el contraste de la imagen a medida que se llega a dicho valor.

En base a lo anterior seria viable pensar que un telescopio rápido es lo más conveniente para visual, si embargo no es así, más aún es todo lo contrario. La única ventaja que posee un telescopio rápido en visual radica en el campo de visión, a menor relación focal es evidente que el campo alcanzado es mayor.

En efecto, el campo máximo (MFOV) que se puede alcanzar con un determinado ocular depende de la focal del telescopio y el diámetro del ocular y está acotado por:

MFOV (para 1.25') = K1 / ft [°] MFOV (para 2') = K2 / ft [°]

Mientras que para el ocular el campo (TFOV) estará dado por:

TFOV = AFOV / Magnificación [°] = AFOV × fo / ft [°] 

Donde:

K1 = 31.7 × (180 / π) = 31.7 × (180 / π) = 31.7 × 57.3 ~= 1816
K2 = 50.8 × (180 / π) = 50.8 × (180 / π) = 50.8 × 57.3 ~= 2915
fo : Focal del ocular [en mm]
F : Relación focal ( ft / A)
ft : Focal del telescopio [en mm]
A : Apertura (diámetro) del telescopio [en mm]
AFOV: Campo aparente del ocular

Si bien el AFOV de un ocular está especificado, dicho valor se puede calcular aproximadamente mediante:

AFOV ~= 2 x arctang (radio del field stop [en mm] / fo [en mm]) [°]

Considerando que en cualquier caso debería ser: TFOV <= MFOV, el AFOV Máximo del ocular estaría dado por:

[K1] o [K2] / fo  (dependiendo si se trata de un ocular de 1.25” o 2” respectivamente)

En realidad está es la única ventaja real de los telescopios más rápidos, la cual es muy relativa ya que para visual siempre es posible utilizar reductores focales.

¿Pero por qué la luminosidad no es importante en visual?

Esto se debe a que el ojo humano es muy superior a cualquier CCD o película en lo que a captación de luz se refiere, por lo que no es tan dependiente de la relación focal.

Con lo dicho hasta acá sería lo mismo un telescopio rápido que uno lento para visual, sin embargo no es así. Un telescopio con una relación focal alta es lo más conveniente en visual, ahora veremos el por qué de esto.

Un parámetro muy importante en la observación es el concepto de pupila de salida (PS) que vendría a ser el área efectiva a la salida del ocular en donde se forma la imagen que será capturada por la pupila del observador. En consecuencia, si la pupila de salida aumenta por encima de la pupila del observador produce cierta pérdida de luminosidad (equivale a observar en un telescopio de menor apertura).

Lo anterior es en la mejor de las situaciones (telescopios refractores), en el caso particular de telescopios con obstrucciones puede incluso haber una pérdida de imagen denominada blackout. En efecto, al tener una pupila de salida mayor a la del ojo del observador se puede estar observando la obstrucción lo que produce un oscurecimiento total o parcial de la imagen. Obviamente el blackout será más notorio en telescopios catadióptricos que en los reflectores newtonianos (ya que los primeros tienen una mayor obstrucción).

La pupila de salida (PS) está dada por la expresión:

PS = fo / F
Donde:
PS : Pupila de salida [en mm]
fo : Focal del ocular [en mm]
F : Relación focal ( ft / A)
ft : Focal del telescopio [en mm]
A : Apertura (diámetro) del telescopio [en mm]

En condiciones normales de observación, sin presencia de luces externas (pupila dilatada), la pupila del observador (PO) estará dada por:

PO = 8.1 – (0.04 × Edad) [con la edad en años y PO en mm]

Para óptimas condiciones de observación debería ser PO > PS

Es evidente que al aumentar la relación focal, para el mismo ocular se reduce la pupila de salida. Si bien esto puede no parecer muy importante es crítico en observación ya que permite una mayor tolerancia frente a los defectos de los oculares ya que se toma una menor porción del mismo. Hay que tener en cuenta que la capacidad del ojo (al igual que la de nuestro cerebro) para integrar imágenes depende que las mismas estén lo más libre de posibles aberraciones.

De aquí que los primeros refractores con relaciones grandes (incluso superiores al F15 de algunos Maksutov-Cassegrain actuales) pudieran brindar imágenes aceptables aún con oculares Huygens o Kellner, que hoy en día son considerados como “entry level”. En otras palabras, no es necesario recurrir a oculares costosos para una buena calidad de imagen, lo que si es mandatario en telescopios rápidos.

Si bien esta es la única ventaja  formal de los telescopios lentos ya que se relaciona directamente con la relación focal, hay otras dos que se relacionan con una particularidad obvia de los telescopios lentos, que es poseer una focal larga. A continuación veremos dos de esas ventajas, aunque en rigor sólo la primera es relevante.

Mejor contraste

Una de las características del ojo es que puede apreciar más detalles si la imagen está bien contrastada, es decir, los bordes se aprecian más definidos. Es evidente entonces que si mantenemos la apertura, a mayor focal la luz capturada se distribuye en una mayor área del punto en el que se forma la imagen brindando así mucho mayor contraste. De allí que sean más recomendados para observación de objetos puntuales (planetaria, galaxias, cúmulos cerrados, etc.) que los telescopios más rápidos.

Esto mismo se puede ver de otra forma, supongamos dos telescopios de 200mm de apertura, uno F4 (800 mm de focal) y el otro F10 (2000 mm de focal) y supongamos que buscamos una magnificación de 100x. Es evidente que en el primer caso necesitaríamos un ocular de 8 mm, mientras que en el segundo uno de 20 mm, si bien en ambas situaciones la pupila de salida es idéntica (2 mm), el fiel stop del ocular de 20 mm es muy superior al del otro ocular, lo que brinda una imagen más “cómoda” y más contrastada.

Sin embargo es importante destacar que en algunos casos con ópticas muy bien tratadas es posible lograr altos grados de contraste (aún con telescopios de focal muy corta), o lo que es equivalente, utilizar oculares muy corregidos para aumentar el contraste. Por lo general esto se realiza agregando elementos en el tren óptico, logrando así diseños más complejos que reducen drásticamente varias de las posibles aberraciones y maximizan el contraste.

Pero acá hay que tener algo en cuenta, desde el punto de vista óptico influye la cantidad de elementos de un ocular, así como también ocurre con los refractores apocromáticos (doblete, triplete, etc.). En efecto, al agregar elementos en un ocular hay reflexiones internas por diferencias de impedancia óptica (parte de la luz se refleja al pasar entre medios con diferente índice de refracción). Para evitar este tipo de aberraciones es necesario recurrir a recubrimientos muy optimizados para sopesar esos defectos y lograr así  una mayor corrección y contraste. Por lo que resulta evidente que esto nos lleva a una situación similar a la del punto anterior cuando analizábamos la pupila de salida, para obtener un contraste aceptable se requieren muy buenos oculares con excelentes recubrimientos (que por lo general no son baratos).

Eye relief más adecuado (aunque solo aplicaría a observadores sin anteojos)

Otra ventaja un tanto menor de las focales largas es que no se aumenta demasiado el eye relief por sobre los valores especificados por el ocular. El eye relief es un parámetro que indica la distancia entre el plano del ocular y el punto en el que se forma la pupila de salida, en otras palabras la distancia entre el ocular y el ojo del observador. Este parámetro posee una importancia muy relativa para los observadores sin anteojos y depende de cada uno cual es el valor más confortable.

Un valor de eye relief muy pequeño obliga pegar el ojo al ocular, dificultando la observación en personas con anteojos, en contrapartida un valor demasiado grande implica que se debe separar mucho el ojo permitiendo que las luces parásitas del entorno molesten en la observación. En general se consideran más que aceptables valores entre 15mm y 25mm.

El problema es que este valor no es fijo, el eye relief especificado para un ocular es en rigor es un valor de mínima, ya que siempre aumenta dependiendo de la focal del telescopio y la del propio ocular, ese aumento (growth) está dado por:

Growth = ( (ft × fo) / (ft - fo) ) – fo [en mm]

Donde:

fo : Focal del ocular [en mm]
ft : Focal del telescopio [en mm]

Por lo que el eye relief real estará dado por: Eye relief especificado + Growth

De esto se deduce que al aumentar la focal del telescopio (ft) la variación en el eye relief tiende a ser menos marcada, lo mismo que al disminuir la focal del ocular (fo). En el límite, cuando ft tiende a infinito, el valor del eye relief es directamente el especificado por el ocular.

Antes se mencionó que era una ventaja muy relativa ya que en por ejemplo en un telescopio con una focal de 800 mm con un ocular de 32 mm ese crecimiento (growth) sería de 1.33mm, mientras que el mismo ocular en un telescopio de 2000 mm de focal aportaría un crecimiento de sólo 0.52mm. En otras palabras, si bien impacta menos cuanto mayor es la focal, en general  las variaciones resultan en cualquier caso despreciables.

Tal como se mencionó más arriba, en los dos casos anteriores solo se habla de focal del telescopio, por lo que no serían en realidad una ventaja de los telescopios lentos sino sólo de los de focales largas (si bien es algo que está implícito en los telescopios lentos).

En conclusión

Si lo que se busca es visual con una buena calidad de imagen sin recurrir a oculares de alto costo, bien contrastada y con un eye relief más adecuado para un observador sin anteojos, la respuesta es una alta relación focal (cuanto mayor mejor).

Si bien es cierto que se tiene menor campo de visión eso no sería un problema demasiado grave si el MFOV del telescopio no es muy reducido (mayor un grado por ejemplo). Para ello se dispone en el mercado de reductores focales para visual, los que combinados a un ocular de focal adecuada permitirán aprovechar todo el MFOV que puede entregar el telescopio. Sin embargo se debe tener en cuenta que aún con un reductor focal nunca se podrá obtener más campo que el máximo que puede entregar el telescopio (MFOV), si se exagera con el reductor focal o la focal del ocular se tendrá viñeteo. En general estos reductores focales para visual poseen un costo relativamente bajo en comparación de los utilizados en fotografía.

Aunque como ya se dijo, al reducir la relación focal se hace necesario invertir en oculares de mejor calidad. Por lo que nunca esta de más en la valija del observador un buen reductor focal para visual junto con algunos buenos oculares de 2” de focales altas, pero siempre teniendo en cuenta que:

(  fo /( F×R) ) < 8.1 – (0.04 × Edad)

Donde:

fo : Focal del ocular [en mm]
F : Relación focal ( ft / A)
ft : Focal del telescopio [en mm]
A : Apertura (diámetro) del telescopio [en mm]
R : Reducción de la focal [adimensional entre cero y uno, por ejemplo 0.5]
Edad : En años

Mucha de la información vertida en este artículo fue recabada con la ayuda de varios usuarios del Foro de Espacio Profundo, entre los que se destaca la colaboración de: Eduardo Juliá (Chuli) y Néstor Díaz (Néstor D. Díaz), así como también a Ramiro Torres (ramirotorres), quien nos abrió la cabeza al mundo de los oculares Premium y nos obligo a leer más acerca de ese tema (lo que a su vez me llevo a echar mano de esos oculares y acceder a otra forma de ver las cosas). Tampoco puedo dejar de mencionar al amigo Marcos Rodríguez (Borges), con quien discutimos varios de estos temas y me ayudó a hacer varias de las pruebas que nos permitieron verificar en forma práctica algunos de los resultados que son presentados en este artículo.


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  • ¿Cómo elegir un telescopio?

     

    Los telescopios vienen en muchas formas y tamaños, y cada tipo tiene sus propias fortalezas y debilidades. El primer paso para decidir qué telescopio comprar es saber para qué lo desea utilizar. Estas son las formas de usar un telescopio:

     

    Astronomía visual: el proceso de mirar a través de un ocular conectado a un telescopio para ver objetos distantes.
    Astrofotografía: la práctica de usar una cámara conectada a un telescopio o lente para fotografiar objetos en el espacio exterior.
    Ambos: si desea utilizar un telescopio tanto para imágenes como para imágenes, ¡también está bien!

     

    Solo sepa que los telescopios que pueden hacer ambas cosas bien generalmente cuestan más.
    Para la astronomía visual, especialmente los telescopios para principiantes, la mayoría de los telescopios ya vienen como un paquete completo. Eso significa que el telescopio estará listo para usar e incluye el telescopio, la montura y cualquier otra cosa que necesite para comenzar, como oculares y otros accesorios. Para hacer astrofotografía que no sea con un teléfono inteligente, los componentes generalmente se venden por separado para permitir un enfoque más personalizado. Esto significa que si está interesado en obtener imágenes más allá de solo con un teléfono inteligente, generalmente deberá comprar el telescopio, la montura y la cámara por separado.

     

    El segundo paso para decidir qué telescopio comprar es tener una idea de lo que principalmente desea observar o fotografiar. Si puede reducirlo entre uno u otro, hará que su decisión sea mucho más fácil. Por supuesto, un telescopio se puede usar para otros fines, como la visualización terrestre (durante el día), pero es importante decidir primero cómo lo usará por la noche:

     

    Objetos planetarios / del sistema solar: esto incluye los planetas, la Luna y el Sol.
    Objetos del cielo profundo: esto incluye galaxias, nebulosas, cúmulos de estrellas y cualquier otra cosa más allá de nuestro sistema solar.0

     

    Tanto espacio profundo como Planetaria: hay un grupo selecto de telescopios que son excelentes tanto para cielo profundo como planetario, especialmente para astrofotografía, pero generalmente cuestan más.
    El tercer y último paso para decidir qué telescopio comprar es incorporar su presupuesto, qué tan portátil es la configuración que desea y su nivel de habilidad en su decisión. 

     

    Recomendamos leer ¿Cómo elegir un telescopio?

     

    Introducción a las monturas de telescopios

    Aunque la mayoría de los telescopios para principiantes ya vienen con algún tipo de montura incluida, comprar una montura por separado puede abrir muchas puertas para más posibilidades de observación o imágenes. Para los observadores visuales, un montaje de altitud-azimut es el camino a seguir. Para los astrofotógrafos que realizan imágenes de cielo profundo, una montura ecuatorial producirá los mejores resultados. Las monturas híbridas combinan lo mejor de ambos mundos a un precio más alto, y los rastreadores de estrellas son como mini monturas ecuatoriales para el creador de imágenes que viaja o para el principiante.

     

    Para astrofotografía, especialmente para imágenes de cielo profundo, la montura es posiblemente el componente más importante de cualquier configuración. Sí, lo has leído bien, ¡incluso más importante que el telescopio o la cámara! La razón de esto es que es solo la montura la que determina la precisión con la que su cámara y telescopio pueden rastrear el cielo y, por lo tanto, cuánto tiempo puede exponer sin experimentar rastros de estrellas. Recoger la mayor cantidad de luz posible es fundamental en la astrofotografía de cielo profundo, y sin una montura ecuatorial de calidad, estará limitado en la cantidad de luz que puede recolectar en cada exposición. Por esta razón, además de la cámara y el telescopio, recomendamos gastar alrededor de la mitad de su presupuesto total en la montura para obtener imágenes de cielo profundo.

     

    Otra consideración importante para la obtención de imágenes de cielo profundo con una montura ecuatorial es la capacidad de carga útil. La capacidad de carga útil, que es la cantidad de peso que puede soportar la montura (excluidos los contrapesos), es la especificación más importante para cualquier montura ecuatorial. 

     

    Para los observadores visuales que tienen un telescopio pero no una montura, las monturas independientes de altitud-azimut son una excelente opción. Muchos de estos vienen con la misma capacidad computarizada que tienen la mayoría de las monturas ecuatoriales. Después de un proceso de alineación simple, esta capacidad de acceso computarizado permite que la montura no solo encuentre y apunte a los objetos automáticamente, sino que los rastree y los mantenga centrados a través del ocular. Para los observadores binoculares, un trípode con un cabezal de altitud-azimut hace que la experiencia sea simple y agradable, y los montajes estilo paralelogramo mejoran esto al permitir ángulos de visión aún más cómodos.

    Ya sea que solo esté esperando agregar la capacidad de seguimiento y acceso a su telescopio visual existente o si tiene la mira puesta en fotografiar galaxias y nebulosas débiles, ofrecemos una amplia variedad de soportes para cualquier necesidad. 

     

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    Como ocurre con la mayoría de los equipos de astronomía, no existe una cámara de "talla única" que sea la mejor en todo. Si espera obtener imágenes de objetos del espacio profundo, una cámara de astronomía refrigerada es el camino a seguir. Si espera obtener imágenes de los planetas, la luna, el sol u otros objetos del sistema solar, una cámara de alta velocidad de fotogramas hará maravillas por usted. Comprender la diferencia entre estos diferentes tipos de cámaras y sus especificaciones lo ayudará a decidir cuál es su próxima cámara para astronomía.

     

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  • Astronomia Definición

    La astronomía es la ciencia que estudia los cuerpos celestes del universo, incluidos las estrellas, los planetas, sus satélites naturales, los asteroides, cometas y meteoroides, la materia interestelar, las nebulosas, la materia oscura, las galaxias y demás; por lo que también estudia los fenómenos astronómicos ligados a ellos, como las supernovas, los cuásares, los púlsares, la radiación cósmica de fondo, los agujeros negros, entre otros, así como las leyes naturales que las rigen. La astronomía, asimismo, abarca el estudio del origen, desarrollo y destino final del Universo en su conjunto mediante la cosmología, y se relaciona con la física a través de la astrofísica, la química con la astroquímica y la biología con la astrobiología.

     

    Su registro y la investigación de su origen viene a partir de la información que llega de ellos a través de la radiación electromagnética o de cualquier otro medio. La mayoría de la información usada por los astrónomos es recogida por la observación remota, aunque se ha conseguido reproducir, en algunos casos, en laboratorio, la ejecución de fenómenos celestes, como, por ejemplo, la química molecular del medio interestelar. Es una de las pocas ciencias en las que los aficionados aún pueden desempeñar un papel activo, especialmente sobre el descubrimiento y seguimiento de fenómenos como curvas de luz de estrellas variables, descubrimiento de asteroides y cometas, etc.

    La astronomía ha estado ligada al ser humano desde la antigüedad y todas las civilizaciones han tenido contacto con esta ciencia. Personajes como Aristóteles, Tales de Mileto, Anaxágoras, Aristarco de Samos, Hiparco de Nicea, Claudio Ptolomeo, Hipatia de Alejandría, Nicolás Copérnico, Tycho Brahe, Johannes Kepler, Galileo Galilei, Christiaan Huygens o Edmund Halley han sido algunos de sus cultivadores. La metodología científica de este campo empezó a desarrollarse a mediados del siglo XVII. Un factor clave fue la introducción del telescopio por Galileo Galilei, que permitió examinar el cielo de la noche más detalladamente. El tratamiento matemático de la Astronomía comenzó con el desarrollo de la mecánica celeste y con las leyes de gravitación por Isaac Newton, aunque ya había sido puesto en marcha por el trabajo anterior de astrónomos como Johannes Kepler. Hacia el siglo XIX, la Astronomía se había desarrollado como una ciencia formal, con la introducción de instrumentos tales como el espectroscopio y la fotografía, que permitieron la continua mejora de telescopios y la creación de observatorios profesionales.

     

    La palabra astronomía proviene del latín astrŏnŏmĭa /astronomía/ y esta del griego ἀστρονομία /astronomía/. Está compuesta por las palabras άστρον /ástron/ 'estrellas', que a su vez viene de ἀστῆρ /astḗr/ 'estrella', 'constelación', y νόμος /nómos/ 'regla', 'norma', 'orden'.

    El lexema ἀστῆρ /astḗr/ está vinculado con las raíces protoindoeuropeas *ster~/*~stel (sust.) 'estrella' presente en la palabra castiza «estrella» que llega desde la latina «stella». También puede vérsele en: astrología, asteroide, asterisco, desastre, desastroso y muchas otras.

    El lexema ~νομία /nomíā/ 'regulación', 'legislación'; viene de νέμω /némoo/ 'contar', 'asignar', 'tomar', 'distribuir', 'repartir según las normas' y está vinculado a la raíz indoeuropea *nem~ 'contar', 'asignar', 'tomar', distribuir'; más el lexema ~ία /~íā/ 'acción', 'cualidad'. Puede vérsela en: dasonomía, macrotaxonomía, tafonomía y taxonomía.

    Etimológicamente hablando la astronomía es la ciencia que trata de la magnitud, medida y movimiento de los cuerpos celestes.

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