Luminosidad – rapidez necesaria del Telescopio para observación de Espacio Profundo

[AlbertR]

Hola compañeros, expongo mis dudas sobre la necesidad de usar un telescopio “luminoso” para espacio profundo. Son dudas teóricas, ya que mi experiencia de observación es muy, muy limitada.

En general se dice que para espacio profundo (nebulosas, galaxias, cúmulos, …) hay que utilizar telescopios “luminosos” o también llamados “rápidos” de relación focal f<7 mientras que los telescopios de f>7 no son adecuados para espacio profundo y están prácticamente reservados para lunar y planetaria.

Planteo mi duda, para ello propongo una aplicación que entiendo típica de observación de espacio profundo:

• Reflector Newtoniano de D=150mm y Fob=750mm -> f=5
• Uso un ocular de 1,25” de distancia focal Foc=12,5mm y campo CampOc=60º
• Con ello obtengo A=60x Campo de observación de 1º y pupila de salida de 2,5mm

Ahora comparo esta situación de observación con la misma realizada con otro instrumento:

• Reflector Cassegrain-Maksutov de D=150mm y Fob=1800mm -> f=12
• Uso un ocular 1,25” de Foc=30mm CampOc=60º
• Con ello obtengo A=60x Campo de observación de 1º y pupila de salida de 2,5mm

En este caso típico de observación de espacio profundo, ¿no será indistinguible lo que veo con el Newton de lo que veo con el Cassegrain-Maksutov?

 

Imaginemos que quiero ver un poco más de campo visual, por ejemplo un campo de 1,2º Para ello pongo oculares de:

 

¿No vuelve a ser la situación indistinguible?

 

Lo que sí veo es que los oculares de larga distancia focal y amplio campo, (36mm, 60º) han de ser de 2” en vez de 1,25” lo que hace que sean más caros.

Entonces planteo que tal vez pudiera no ser acertado decir que los telescopios de f>7 no son adecuados para espacio profundo. Que quizás lo acertado sería decir que usar telescopios de f>7 para espacio profundo con campos de observación muy grandes resulta más caro, debido al alto precio de los oculares de 2”

¿Qué opináis? Veamos si el intercambio de opiniones / debate entre Newtonianos y Maksutovianos  nos resulta interesante, formativo y clarificador, saludos compañeros.

 

Editado 17 de Septiembre del 2020 por AlbertR

[jordix]

hace 2 horas, AlbertR dijo:

Entonces planteo que tal vez pudiera no ser acertado decir que los telescopios de f>7 no son adecuados para espacio profundo. Que quizás lo acertado sería decir que usar telescopios de f>7 para espacio profundo con campos de observación muy grandes resulta más caro, debido al alto precio de los oculares de 2”

mas o menos asi lo entiendo yo, si, el problema de las focales muy largas es el campo, no que veas "mas o menos luz" ya que le termino "luminoso u oscuro" se aplica para foto, no para visual, las camaras acumulan luz durante le tiempo de exposicion, el ojo no y por eso no recomiendan esos tubos para foto de EP  ya que requerirán de mucho mas tiempo de exposicion para un mismo resultado.

 

supongo que respecto del tema del campo no es simplente pensar en irse a oculares con mas focal y/o mas campo ya que por construccion siempre habrá un limite de campo maximo cuando el cono de luz supere el diametro del barril del ocular ya a partir de ahi habrá viñeteo.

 hay un post en el foro astronomo.org que hacen esas cuentas pero dicen que no saben si funcionarian en un mak ( http://www.astronomo.org/foro/index.php?topic=2846.0 ) , no obstante es evidente que limite fisico tiene que haber y oculares de 40mm o mas son super incomodosde usar, que esa es otra... por esto muchos aficionados que tienen maks o sc usan reductores de focal para ampliar el campo.

[javieriaquinta]

hace 1 hora, jordix dijo:

el problema de las focales muy largas es el campo, no que veas "mas o menos luz" ya que le termino "luminoso u oscuro" se aplica para foto, no para visual, las camaras acumulan luz durante le tiempo de exposicion, el ojo no y por eso no recomiendan esos tubos para foto de EP  ya que requerirán de mucho mas tiempo de exposicion para un mismo resultado.

 

Tal cual. El concepto de luminosos u oscuros, o más o menos "rápidos", aplica a astrofotografía.

 

Para visual, hay que considerar la apertura del tubo y la pupila de salida asociada al ocular que se utilice como factor decisivo a la hora de mejorar la visibilidad.

 

Luego ya entramos en los diseños ópticos, sus virtudes y desventajas.

También, y acá me baso en mi experiencia, cuanto más campo ofrezca el tren óptico, parece que da mas luz. Asumo que es debido a que abarcar más campo implica más estrellas, ergo, más luz.

 

Saludos

[RodyG]

Tu cálculo es correcto Albert, si logras la PS deseada el resultado es el mismo,  lo de rápido y lento es para fotografía. 

 

El problema es que en las matemáticas da la cuenta pero en el "mercado" no tanto jajajajaja.  Si querés ver un objeto tenue con una PS de 5mm para aprovechar toda la luz en un f5 lo podes hacer con un ocular de 25mm sin problemas y con un buen campo. Para hacer lo mismo en el f12 necesitas un ocular de 60mm, muy difícil de conseguir si es que hay.

 

Los equipos de focal larga se van rápidamente a altos aumentos y cuesta conseguir grandes campos y PS arriba de 3. Reducir la focal con un reductor entiendo  que  no siempre anda bien, en cambio alargar la focal con un barlow a un tubo de focal corta es muy sencillo. 

 

Saludos 

Rody 

[AlbertR]

Gracias por vuestras respuestas, entiendo que los tres coincidís en que

 

hace 1 hora, RodyG dijo:

...  lo de rápido y lento es para fotografía ...

 

Pero, ¿no habría que ser más riguroso todavía y decir “los conceptos de luminoso u oscuro, o más o menos rápido aplica a astrofotografía a foco primario"? Porque si yo uso la técnica de fotografía por proyección ocular en los dos casos descritos en el primer post del hilo:

 

hace 5 horas, AlbertR dijo:

En este caso típico de observación de espacio profundo, ¿no será indistinguible lo que veo con el Newton de lo que veo con el Cassegrain-Maksutov?

 

Entiendo que también el resultado de la fotografía por proyección ocular será el mismo en el Newton que en el Cass-Mak, ¿o no?, pregunto.

 

En cambio, si fotografiamos a foco primario, como vimos en el post

 

El campo “C” obtenido es el cociente entre la anchura “d” del sensor fotográfico y la distancia focal del objetivo “Fob”

C ~ d / Fob (resultado en radianes)
Cº ~ 57.3 · d / Fob

 

Aquí sí que no hay vuelta de hoja, la imagen fotográfica más luminosa, (en la que “caben” más estrellas como dice @javieriaquinta), es la de mayor campo, que es la de menor distancia focal ---> en astrofotografía a foco primario, el Newton 150/750 f:5 gana en luminosidad al Cassegrain-Maksutov de 150/1800 f:12

 

¿Estáis de acuerdo?

Gracias y saludos.

 

Editado 17 de Septiembre del 2020 por AlbertR

[RodyG]

En foto no me meto, no se. Ya responderá alguno que sepa.

[ricardo]

Lo unico que te puede cambiar la observacion es la obstruccion que tenga cada uno. A misma apertura deberias ver igual de brillante la imagen. Fuera de la ecuacion queda la coma, aberracion, etc.

 

Sal

[jordix]

yo tampoco me meto en nada relativo a foto porque no tengo ni idea, pero entiendo que le hecho de "intercalar" el ocular no influye ya que la relacion focal del tubo sigue siendo la misma y es la que determina si es mas rapido o lento.

la foto no es mas luminosa porque entren mas estrellas, lo es porque recoge mas luz en menos tiempo respecto de un tubo "mas largo", javier habla de la sensacion visual que puedas tener, que es otro tema, por eso es que no hay forma de mezclar la "luminosidad" visual con la fotografica

desconozco el motivo por el cual con relaciones focales mas cortas la luz se recoge mas rapido en el sensor de las camaras, a ver si no lo aclaran porque esta es la madre del cordero creo yo.

Editado 17 de Septiembre del 2020 por jordix

[javieriaquinta]

hace 14 minutos, jordix dijo:

la foto no es mas luminosa porque entren mas estrellas, lo es porque recoge mas luz en menos tiempo respecto de un tubo "mas largo", javier habla de la sensacion viaul que puedas tener, que es otro tema, por eso es que no hay forma de mezclar la "luminosidad" visual con la fotografica

Si, me refería a la sensación visual. No lo aclaré en mi post y parece que hablo de astrofotografía.

 

Gracias @jordix

[fsr]

hace 2 horas, jordix dijo:

yo tampoco me meto en nada relativo a foto porque no tengo ni idea, pero entiendo que le hecho de "intercalar" el ocular no influye ya que la relacion focal del tubo sigue siendo la misma y es la que determina si es mas rapido o lento.

la foto no es mas luminosa porque entren mas estrellas, lo es porque recoge mas luz en menos tiempo respecto de un tubo "mas largo", javier habla de la sensacion visual que puedas tener, que es otro tema, por eso es que no hay forma de mezclar la "luminosidad" visual con la fotografica

desconozco el motivo por el cual con relaciones focales mas cortas la luz se recoge mas rapido en el sensor de las camaras, a ver si no lo aclaran porque esta es la madre del cordero creo yo.

Si que influye meter un ocular. Generalmente amplía en gran medida la imagen y por lo tanto, la oscurece, así que tiene sus limitaciones. Había por ahí una fórmula para calcular a cuánto equivaldría el método de proyección por ocular comparado con un telescopio a foco primario.

 

Según entiendo, la cuestión es que vos estás tomando un campo de visión determinado (o digamos "un círculo en el cielo"), y concentrando eso en un círculo más chico. Cuanto más grande sea el círculo en el cielo y más chico el círculo donde se concentra, más concentrada está la luz. Más focal metes, más chico el campo de visión, menos concentrada está la luz, a menos que compenses metiendo más apertura.

Igualmente ya llegará alguien que la tenga clara en óptica para explicarlo mejor.

[javier ar.]

hace 8 horas, fsr dijo:

Si que influye meter un ocular. Generalmente amplía en gran medida la imagen y por lo tanto, la oscurece, así que tiene sus limitaciones. Había por ahí una fórmula para calcular a cuánto equivaldría el método de proyección por ocular comparado con un telescopio a foco primario.

 

Según entiendo, la cuestión es que vos estás tomando un campo de visión determinado (o digamos "un círculo en el cielo"), y concentrando eso en un círculo más chico. Cuanto más grande sea el círculo en el cielo y más chico el círculo donde se concentra, más concentrada está la luz. Más focal metes, más chico el campo de visión, menos concentrada está la luz, a menos que compenses metiendo más apertura.

Igualmente ya llegará alguien que la tenga clara en óptica para explicarlo mejor.

 

Buena pregunta, no sé si se puede hacer una equivalencia a una f determinada cambiando el ocular, pero definitivamente afecta la luminosidad de la imagen, al cambiar el la escala de imagen y por ende la forma en la que se distribuye la luz en ese área. Me aventuro a pensar algo ahora, sin demasiada certeza: el sistema óptico  forma un círculo de luz de unos mm en el plano focal, que es tomado por el ocular; el ocular que imite ese círculo de luz en la pupila de salida (más allá del campo aparente) debería ser el ocular que reproduzca la f nativa del equipo. Fuera de ese ocular, toda imagen de mayor magnificación o vale decir, de menor pupila de salida, debería estar por debajo de la relación focal nativa, y se correspondería con una f mayor. 

 

Con respecto a la pregunta original, ya se aclaró que dos equipos de una misma apertura ofrecen la misma luminosidad a pupilas de salida similares. El límite en los telescopios híbridos lo suele poner el sistema de baffle que tienen, que hace que oculares con un field stop mayor a x mm produzca viñeteo, haciendo imposible alcanzar pupilas de salidas grandes. Ofrecen, por supuesto, otras ventajas que no ofrecen los reflectores.

 

Saludos!

 

 

 

Editado 18 de Septiembre del 2020 por javier ar.

[javier ar.]

Ya es vieja esta aclaración pero nunca está demás hacerla: los conceptos de f en fotografía y de pupila de salida en observación, aplican a objetos extendidos y no a estrellas. La luminosidad de las estrellas en los telescopios es sólo una función de la apertura.

[javieriaquinta]

hace 34 minutos, javier ar. dijo:

Ya es vieja esta aclaración pero nunca está demás hacerla: los conceptos de f en fotografía y de pupila de salida en observación, aplican a objetos extendidos y no a estrellas. La luminosidad de las estrellas en los telescopios es sólo una función de la apertura.

Grosso Javi. Nunca está de más reflotar el concepto.

Gracias

[fsr]

Acá encontré el link. Lo tenía guardado por ahí en la compu: http://www.astro-imaging.com/Tutorial/Calculations.html

 

Permite calcular la distancia focal y relación focal "efectivas" con barlow o con proyección por ocular.

 

Para proyección por ocular dice:

 

M = (P / Fe) - 1 (with P and Fe in millimeters)

 

 

M = Magnificación. P = distancia entre el ocular y el sensor. Fe = distancia focal del ocular.

 

Habiendo calculado M, se puede calcular:

 

Feff = M * Fobj (with Fobj in millimeters)

Neff = Feff / Dobj (with Feff and Dobj in millimeters)

 

Feff = distancia focal "efectiva". Fobj = distancia focal del telescopio. Neff = relación focal "efectiva". Dobj = no dice, pero casi sin dudas es la Apertura (objective diameter).

 

---

 

Así que ponele para el 150/750, usando el 10mm para proyección y el ocular a 5 cm del sensor (no se si sea real eso en la práctica), me dá:

 

M = (50 / 10) - 1 = 4
 

Feff = 4 * 750 = 3000

Neff = 3000 / 150 = 20

 

Por lo que veo, M sería cuanto aumenta la focal "efectiva" vs la del telescopio. Luego calculan la relación focal como si el telescopio tuviera esa distancia focal. Parece bastante razonable. Le aumenta la DF 4 veces, te multiplica la RF por 4 también. f/20... no precisamente para fotografía de espacio profundo.

 

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Y acá otro link a la pagina de televue, donde sumariza todos los metodos, incluyendo afocal. Muy util: http://www.televue.com/engine/TV3b_page.asp?id=85

Editado 18 de Septiembre del 2020 por fsr