Pretensiones
Antes de la compra de cualquier material astronómico deberíamos
tener claro que utilidad pensamos sacarle a éste ,y que tipo de
trabajo queremos realizar con él. Hay que estar seguro de que elegimos
correctamente para que nuestro instrumental cumpla y se adecue a nuestras
expectativas.
Debemos tener claro si queremos un equipo que sea portable , o si podemos
disfrutar de un equipamiento fijo , y valorar también la calidad
del cielo con el que deberemos enfrentarnos.
ABERTURA
Solemos pensar que es siempre aconsejable incluso imprescindible, un
telescopio del mayor diámetro posible. Esta no es siempre la mejor
elección y dependerá de varios factores .
Si necesitamos que sea transportable mi consejo seria no pasar
de los 200 mm de abertura , por supuesto podemos elegir un tamaño
mayor , pero la mayoría de gente que conozco que ha elegido
telescopios de mayor diámetro ha terminado por no sacarlos
de casa , por tanto la máxima es :
El mejor telescopio es aquel que realmente llegaras a utilizar.
En la práctica, cuanto mayor es el diámetro
del telescopio mayores son los problemas con los que nos enfrentamos ,
no solo el presupuesto se nos disparará , sino que cuando
nos acercamos a los 300 mm de abertura empezamos a percibir mayores problemas
de los que podíamos pensar en un principio
Entre ellos la larga focal de los telescopios mayores hace que
las fotografías que realicemos sean mas difíciles de obtener:
mayor dificultad de guiado, mayor inercia, mayor volumen expuesto al viento,
mayor sensibilidad a la contaminación lumínica,...
serán problemas con los que deberemos enfrentarnos.
Incluso la montura puede llegar a ser un problema, ya que algunos
modelos comparten la misma montura que sus hermanos de menor diámetro.
Esta claro que cuanta mayor abertura la magnitud conseguida será más alta para el mismo tiempo de exposición, pero a la hora de la verdad debemos tener en cuenta que muchas veces la calidad de nuestro cielo limitara fuertemente el uso de los telescopios mayores , tanto es así que a veces el aumentar de diámetro aporta mas problemas que virtudes . Bajo mi punto de vista los problemas que causan los telescopio suben exponencialmente con la abertura de los mismos.
Incremento de mag para distintas aberturas (usando las mismas condiciones
de observación y tiempo de exposición):
Telescopio 12" frente a un 6" incremento de +1,54 mag
Telescopio 12" frente a un 8" incremento de +0,83 mag
Telescopio 12" frente a un 10" incremento de +0,40 mag
Telescopio 12" frente a un 14" perdida -0,29 mag
Telescopio 12" frente a un 16" perdida de -0,65 mag
Montura
Dobson
Este tipo de montura por su sencillez y portabilidad esta altamente
indicada para su uso en visual ,permite soportar tubos de diámetro
considerable 250 -300 sin incrementar demasiado el peso del sistema.
Ecuatoriales alemanas
Este tipo de monturas son unas de las mas apreciadas por los
aficionados , sobre todo pensando en astrofotografía
Ventajas:
- Facilidad de puesta en estación , pues suele incluir
buscador de la polar
- Posibilidad de colocarle distintos tubos ópticos
Inconvenientes:
Por su forma de construcción suele disponer de coronas
mas pequeñas que sus homologas de horquilla, el problema es
que suele haber algunos diseños donde la calidad escasea mientras
que en otros sucede lo contrario.
Ecuatoriales de horquilla
Montura muy compacta que por su diseño carece de contrapesos
siendo bastante ligera aunque robusta , suele disponer de engranajes
de mayor diámetro lo que redundan en un mejor funcionamiento y precisión
de guiado ,por contra solo se adaptan a un tubo óptico en concreto
. Otra limitación es que según sea la configuración
óptica puede resultar imposible tomar imágenes cercanas
al polo celeste.
Altazimutal
Este tipo de montura se ha empezado a popularizar recientemente , si
esta motorizada es realmente muy cómoda para la observación
visual , además no requiere puesta en estación con lo que
es muy útil para telescopios transportables. Puede llegar a usarse
para astrofotografía aplicándole un tercer motor de seguimiento
, aunque suele aparecer un pequeño zigzagueado en las imágenes
estelares fruto de las continuas correcciones de los tres motores implicados
en el seguimiento.
Computerización
Es realmente útil y muy recomendable el
uso de un telescopio computerizado , para poder trabajar de forma cómoda.
Algunos aficionados consideran esta opción
como un lujo superfluo, aunque según sean nuestras pretensiones
yo lo considero poco más que imprescindible si queremos trabajar
a gusto con una cámara CCD La posibilidad de trabajar desde dentro
de casa manejando el telescopio a distancia, desde el ordenador, permite
una comodidad y capacidad de trabajo impensable
Hoy en día los modelos LX200, o en su
defecto protocolos basados en este modelo, son los que gozan de mayor popularidad
y difusión, y hay disponible muchísimo software de control.
Internet
Disponer de una conexión a internet en
nuestro observatorio, o en su defecto en casa, es prácticamente
indispensable si vamos a realizar tareas como la Astrometría y fotometría
de cuerpos menores, o cualquier otra tarea científica que nos propongamos
. Podremos recibir alertas y estar a la ultima de multitud de acontecimientos
interesantes.
Cuando un iniciado me pregunta que telescopio
podría comprase suelo preguntarle si dispone de internet ,
para mi la información lo es prácticamente todo. Primero
debemos saber que debemos observar , y luego ya veremos con que lo observamos.
Diseño óptico
Lo fundamental a tener en cuenta es la calidad del tubo óptico y sus accesorios, por encima del diseño óptico que se trate, bien es verdad que algunos diseños suelen estar presentes en el mercado con calidades muy dispares
Refractores: Este tipo de telescopios goza de mucho
prestigio sobre todo para uso planetario. El inconveniente mayor suele
ser que si queremos un objetivo de calidad, y de un diámetro
considerable, el precio suele ser muy elevado. En la práctica es
raro poder adquirir telescopios de este tipo mayores que 150 mm de abertura
. La aberración cromática de muchos de ellos los hacen poco
aconsejables para uso con ccd.
Desde mi punto de vista, su mayor utilidad es en fotografía
de gran campo con película química o actualmente con
cámara digital
Newton: Telescopios muy versátiles aunque algo
voluminosos, muy aptos para tomas de cielo profundo , aunque a partir
de relaciones focales por debajo de f5 requieren un corrector de campo
si usamos con ellos cámaras de mayor formato
Catadriopticos: Este tipo de telescopios suele
ser muy apreciado por los aficionados por se muy versátil y sobre
todo compactos, aunque su relación focal es muy alta existen
reductores de focal que nos permitirán obtener
una focal menor, más acorde con las cámaras ccd del
mercado.
Existen varios tipos de reductores de focal para telescopios S/C:
Los reductores f3,3 que existen en le mercado solo cubren correctamente
chips con una diagonal inferior a 11 mm, por lo que no sirve para ccd de
gran formato ni para cámaras digitales. Suelen producir cierta distorsión
de campo y algo de coma , así como también cierta aberración
cromática.
Los reductores de f6,3 sirven para todo tipo de cameras ccd y digitales,
aunque pueden mostrar cierto viñeteo este puede corregirse
fácilmente con tomas de campo plano.
Observatorio
Disponer de un observatorio en casa tiene la ventaja de poder observar
mucho mas asiduamente (estadísticamente en los últimos años
he podido observar unas 120 noches al año) a parte de
la comodidad de no tener que desplazarse, por contra los cielos de
los observatorios caseros suelen ser mas contaminados luminicamente .Otra
situación muy habitual es disponer del observatorio en una segunda
residencia o incluso en algún lugar mas o menos privilegiado desde
el punto de vista astronómico , esta opción suele ofrecer
cielos de mucha mayor calidad pero por contra nos obliga a desplazarnos
para observar y normalmente solo podremos hacerlo los fines de semana y
vacaciones ,(estadiisticamente esto suele limitar el número de noches
disponibles a unas 50 al año) .
Existen varias soluciones , las mas frecuentes son la cúpula
y techos corredizos. La ventaja principal de la cúpula es que protege
muy bien del viento, por contra su precio es elevado y si se requiere
operar remotamente es necesario motorizarla y computerizarla para que esta
gire con el telescopio de forma autónoma. El techo corredizo es
mas económico aunque no suele proteger del viento con la misma eficacia
que la cúpula .Su virtud es la sencillez.
Existen multitud de soluciones para cada caso particular, se trata
sobre todo de tener un poco de imaginación.
Imagen de mi observatorio que consta de un pistón hidráulico
que levanta el telescopio por encima de una ventana corredera.
Observación visual
Esta disciplina requiere, como ninguna ,de cielos muy oscuros,
pero no necesariamente de telescopios sofisticados. Normalmente deberemos
desplazarnos muchos Km para gozar de cielos suficientemente oscuros
par poder realizar observaciones con la cual deberemos escoger un telescopio
que pueda ser transportado con relativa facilidad..
Astrofotografía con película
química
Esta disciplina , después de un reinado de muchos años,
se esta quedando obsoleta. Los resultados que pueden obtenerse con cámaras
fotográficas digitales, ya sea con sensores CMOS o CCD, son equiparables,
sino superiores, a los que se obtenían con la fotografía
química, con la ventaja de un tiempo de exposición menor
y de unos resultados tan inmediatos que permiten mejorar y corregir posibles
errores durante la captura de imágenes. Es por todo ello , que
no suelo animar a nadie a iniciarse en astrofotografía química.
Ademas, me consta que varios fabricantes de película química
han empezado ha retirar algunas de ellas del mercado.
Imagen obtenida por Carles Tudela con una Canon 300D y teleobjetivo
de 200 mm.
CCD , Cámaras digitales ,
web-cam
Para la elección entre una cámara CCD (propia para
astronomía) o una cámara fotográfica digital
, hay que tener claro que uso pretendemos darle a la misma .
Desde mi punto de vista las cámaras fotográficas
digitales vienen a sustituir con muchas ventajas las
antiguas cámaras de película química,
así pues ,su uso para realizar autenticas fotografías
astronómicas a todo color es mas que adecuado. Ahora bien,
si lo que buscamos es poder realizar un trabajo un poco mas
serio, aunque quizás menos vistoso, o con fines mas
científicos , como la fotometría y astrometría
de cuerpos menores , búsqueda de supernovas, planetas extra
solares ...... etc. nuestro aliado es sin duda una CCD astronómica
.
Como opción económica vale la pena señalar
el uso de las web-cam modificadas para uso astronómico
, estas cámaras son posiblemente la mejor opción para
uso planetario y aunque en cielo profundo sus resultados
son mas bien precarios , sirven para iniciarse a la técnica
CCD de forma económica.
CCD - Características técnicas
Características técnicas a tener en cuenta de una cámara
CCD
Eficiencia cuántica
Este es uno de los valores más importantes de la cámara
a tener en cuenta. Este valor, expresado en %, nos indica que cantidad
de luz es realmente captada por la cámara en una longitud
de onda determinada. Es interesante ver como varia la eficiencia
cuántica en función de la longitud de onda. Desde
luego una cámara con mayor eficiencia y que cubra un
rango de longitudes de onda mayor será sin duda
la mas interesante.
Si vamos a realizar tricomía será necesario que
el chip CCD tenga una buena respuesta tanto en el azul , como en el verde,
como en el rojo. Para otros menesteres también será
muy interesante que la cámara tenga buena sensibilidad en
el infrarrojo cercano, pues muchos objetos de cielo profundo emiten
en esta longitud de onda .
En esta gráfica podemos ver la comparación de eficiencia cuántica de dos modelos CCD diferentes. Como puede verse, la opción azul es la mas interesante de las dos.
Antiblooming
Este dispositivo solo tiene por misión hacer que los pixeles
con mas iluminación no lleguen a desbordar, lo cual provoca
feas rayas. Este dispositivo, aunque bastante valorado por los usuarios
más "postaleros" y que a priori parece una ventaja,
tiene sin embargo graves efectos secundarios. El principal es que debido
al diseño del mismo (hace falta un electrodo más por cada
pixel ) la eficiencia cuántica del chip con antiblooming es
mucho menor ,casi la mitad. También provoca que la respuesta de
la ccd deje de ser lineal algo antes del nivel de saturación
, esto último aunque puede afectar a las medias fotométricas
, es fácilmente reproducible con lo que podemos
hacer una prueba de linealidad de nuestra cámara para averiguar
en que nivel de grises deja de comportarse linealmente.
Tengamos presente que las cámaras profesionales no disponen
nunca de antiblooming, es solo un dispositivo para aficionados
Capacidad electrónica
Es la cantidad máxima de electrones que un pixel puede
captar antes de saturarse. Pixeles de mayor tamaño tienen
mayor capacidad para almacenar electrones.
Para pixeles muy pequeños este valor será mas bien
bajo lo que podría provocar que partes más brillantes de
la imagen queden saturadas antes que otros detalles débiles
fueran captados.
Ruido de lectura
Este parámetro corresponde al ruido generado por el simple
hecho de leer información acumulada en el chip . Es verdaderamente
un factor limitante , pues en este caso no podemos hacer nada para minimizar
dicho ruido. De todos modos la mayoría de cámaras actuales
disponen de un error de lectura suficientemente bajo.
Corriente de oscuridad
Es la cantidad de electrones que se generan en el chip aunque este
no este expuesto a la luz .Varia mucho con la temperatura, cayendo a la
mitad cada vez que la temperatura desciende unos 5 grados
Este valor al que suele darse mucha importancia no es en
realidad tan fundamental como parece, siempre y cuando no represente
mas del 50 % del ruido causado por el ruido del cielo .Es necesario para
minimizar este problema realizar una serie de tomas oscuras con el
mismo tiempo de exposición y a la misma temperatura que las tomas
que vallamos a realizar ,para posteriormente restar dichas tomas oscuras
Obturador
Algunas cámaras ccd poseen obturador mecánico que actúa
impidiendo el paso de luz sobre el chip una vez ha finalizado el tiempo
de exposición. Este dispositivo es muy útil pues nos
permitirá obtener imágenes darks sin tener que tapar
la boca del telescopio , a la vez que nos proporcionara imágenes
de mayor calidad. De hecho, en las cámaras que carecen de obturador
aparece un ligero gradiente en la imagen debida a que durante el
proceso de lectura, que no es instantáneo , las filas que se han
leído al final han sido expuestas un poco más que las
que se leyeron al principio.
Control de temperatura
El control de temperatura permite regular la temperatura de la cámara
de manera que es posible utilizar durante toda la noche
los mismos darks, ya hayan sido obtenidos al principio de la noche
o incluso utilizar una colección de darks realizados en noches
anteriores y guardados en el disco duro.
Particularmente utilizo una colección de darks realizados
a distintas temperaturas y con los tiempos de exposición que
suelo utilizar , a fin de evitarme realizar nuevos darks cada noche.
Tamaño del pixel
Es fundamental elegir un tamaño de pixel que se
adapte bien a la distancia focal del telescopio que vayamos
a utilizar, al seeing de nuestro cielo, y al trabajo que queramos realizar
con nuestra cámara. El error más frecuente que he podido
observar hace relación a la incorrecta elección del tamaño
del pixel. Suele haber un mito sobre la idoneidad de poseer pixeles de
pequeño tamaño , veremos que esto puede ser un problema
en muchos casos.
Debemos tener en cuenta que un pixel, de por ejemplo 20 micras, será 4 veces más sensible que uno de 10 micras, trabajando a la misma focal. Sin embargo, la resolución de la cámara con pixeles de 20 micras será la mitad que su homologa de 10 micras.
También debemos saber que dos chips con pixeles de distinto tamaño
nos proporcionaran imágenes idénticamente expuestas si los
hacemos trabajar a la misma resolución (entendemos que ambos chips
tiene la misma eficiencia cuántica). Veamos un ejemplo:
Disponemos de dos equipos:
A: Cámara CCD con pixeles de 20 micras montada en un telescopio
de 20 cm de diámetro y de 2000 mm de distancia focal.
B: Cámara CCD con pixeles de 10 micras sobre un telescopio de
20 cm de diámetro y de 1000 mm de distancia focal.
En ambos casos las imágenes obtenidas serán
equiparables, tanto en resolución, como idénticamente expuestas.
Veamos el porque: En el equipo A tenemos un chip 4 veces mas sensible,
pero al trabajar a doble focal que con el equipo B, solo recibiremos una
cuarta parte de la luz que recibiría este.
El equipo B, pese a tener 4 veces menos sensibilidad por el tamaño
de sus pixeles, recibe 4 veces más luz debido a su corta focal.
Una cosa compensa la otra, siempre y cuando ambas cámaras tengan
la misma eficiencia cuántica y ambos telescopios tengan la misma
transmisión de luz
La resolución adecuada viene determinada por dos factores calidad del cielo y tipo de trabajo a realizar.
Para calcular la resolución debemos utilizar estas
sencillas formulas:
pixel / focal x 206,265 = resolución
Ejemplos :
S/C 12" a f 6,6 = 2035 mm de focal + cámara
CCD ST9-E 20 micras = 2.03 segundos de arco por pixel
S/C 10" a f3,6= 900 mm de focal + cámara CCD ST7-ME 9 micras
=2.06 segundos de arco por pixel
Ambas combinaciones proporcionaran imágenes semejantes
pese a la discrepancia de focal utilizada, y si ambas cámaras fueran
de la misma eficiencia cuántica obtendríamos exactamente
la misma respuesta o sensibilidad.
Planetaria
Para planetaria suele ser óptimo trabajar a resoluciones
tan altas como 0,25 o 0,50 segundos de arco por pixel .Esta alta resolución
solo suele ser posible debido al corto tiempo de exposición necesario
,pues la atmósfera como veremos más adelante rara vez permite
estos valores de resolución para tiempos de exposición
prolongados.
Astrofotografía de cielo profundo
La resolución óptima en este caso suele entrar
en una banco entre los 2 y 8 segundos de arco por pixel
Astrometría de cuerpos menores
Para realizar esta disciplina es óptimo trabajar a una
resolución entre 2 y 3 segundos de arco
Calidad del cielo
La calidad del cielo es uno de los factores principales que deberíamos
tener en cuenta a la hora de elegir el instrumental adecuado . Por desgracia
los cielos más oscuros no suelen estar cerca de las grandes
urbes donde vivimos la mayoría .
Hay dos parámetros distintos que infieren sobre la calidad del
cielo
1º Oscuridad :
Este valor suele ser el más conocido y es realmente determinante
si nuestra pretensión es la observación visual. Aunque gracias
a las nuevas tecnologías CCD permiten poder obtener
unos buenos resultados incluso en cielos más que mediocres. En la
peores noches nos veremos obligados a multiplicar el número de exposiciones
para obtener una suma o integración con la suficiente relación
señal ruido.
Quiero hacer hincapié en la gran posibilidad que nos ofrece
poder sumar multitud de imágenes para obtener una imagen
resultante con mayor relación señal ruido, que nos
hará aparecer objetos o detalles que no éramos capaces
de apreciar en una sola imagen. Con esta técnica se puede llegar
realmente muy lejos incluso con cielos bastante contaminados luminicamente..
Esta imagen es un ejemplo de lo lejos que se puede llegar con una CCD y un cielo de muy poco calidad
La oscuridad del cielo se mide en magnitud por segundo de arco al cuadrado.
Cielo urbano = 15 - 16
Suburbano 17 - 18
Montaña = 19 - 20
2º Turbulencia
Este valor nos da una idea de la turbulencia del cielo, la cual
influye directamente sobre la calidad de las imágenes.
Se calcula midiendo la anchura en segundos
de arco de la imagen de una estrella. De hecho es el ancho
a media altura del máximo nivel de cuentas. Este valor se
denomina FWHM (ancho de una estrella a media altura)
Este valor es realmente determinante a la hora de elegir que resolución
será la óptima para realizar tomas de máxima calidad
posible, por desgracia y salvo que estemos en sitios
realmente privilegiados y normalmente a cierta altura (más
de 2000 m ) nuestro seeing FWHM seguramente se moverá
en un abanico de entre 4 y 6 segundos de arco. En la práctica para
obtener la máxima calidad que nuestro cielo nos permite debemos
trabajar a el doble de resolución de este valor. Así
pues entre 2 y 3 segundos de arco por pixel , suele ser el
valor máximo de resolución útil para el cielo típico
de un aficionado,
siendo generalmente inútil trabajar a resoluciones superiores
a esta.
El valor FWHM obtenido de nuestras imágenes no solo hace
referencia a la calidad del cielo, también influye en este
valor la calidad de guiado de nuestro telescopio , así como
la calidad óptica del mismo.
Un mal guiado e incluso el uso de algunos reductores de focal
puede hacer incrementar este valor de forma muy negativa.
Guiado del telescopio
Existen varios modos de guiar el telescopio:
Sin guiado:
Lo más sencillo es confiar en la calidad de las coronas y bisinfines
y realizar varias tomas de tiempo de exposición cada vez más
prolongados hasta ver cual es el máximo tiempo que nuestra
montura permite obtener imágenes puntuales. Algunos dispositivos
como el PEC (control de error periódico) ayudan a incrementar dicho
tiempo. Existe una respuesta muy variable del tiempo máximo
que permite un telescopio. Lo ideal seria poder obtener, como mínimo,
1 minuto de exposición , pues siempre podemos hacer múltiples
sumas del tiempo máximo que nos permita nuestra montura a
fin de incrementar muy notablemente la calidad y magnitud limite
de nuestras imágenes. Con esta técnica es posible llegar
a resultados verdaderamente impresionantes.
Ejemplo de una sola toma de 20 s
Ejemplo de 30 tomas de 20 segundos
Guiado web-cam :
Colocamos un tubo paralelo con una web-cam o ccd
y realizamos el seguimiento a través de una estrella guía.
Este modo de trabajar es muy útil sobre todo en aquellos
telescopios que no permiten conseguir tiempos de exposición
cercanos a 1 minuto, en la práctica suele ser difícil lograr
tomas correctas por encima de los 5 minutos debido a flexiones
en el tubo o movimiento del espejo, en el caso de los S.C. , sin embargo
nos permitirá incrementar de forma notable el tiempo de exposición
de nuestra montura.
Star 2000 (Starlight)
Este sistema aprovecha el interlineado de algunos chips ccd para
proceder de la manera siguiente, durante el 50 % del tiempo de exposición
las lineas pares del chip se encargan de capturar la imagen , mientras
las impares se dedican al seguimiento de una estrella guía
(una estrella cualquiera dentro del campo de la imagen). Pasado el 50%
del tiempo se invierten los papeles, capturando las lineas impares y siguiendo
las pares. Con esta técnica se obtienen imágenes bien
puntuales, con la salvedad que deberemos utilizar el doble del tiempo
de exposición que en una imagen sin guiado. El problema más
grave es que si estamos capturando un objeto con movimiento, como puede
ser un cometa o asteroide, este saldrá desgarrado en la imagen
, pues en realidad las lineas pares habrán visto el objeto
en un sitio y las impares en otro.
Doble chip (SBIG)
Dispositivo patentado por SBIG que consta de dos chips ccd colocados
uno al lado del otro. Mientras con un chip capturamos la imagen , en el
otro colocamos la estrellas guía. De este modo conseguiremos
un guiado perfecto pues aunque tengamos flexiones o movimientos en
los espejos , estos serán iguales para ambos chips.
Ejemplo de una sola toma de 10 minutos (con guiado de doble chip)