Los investigadores han diseñado una nueva cámara que podría permitir a los hipertelescopios obtener imágenes de varias estrellas a la vez. El diseño mejorado del telescopio tiene el potencial de obtener imágenes de muy alta resolución de objetos fuera de nuestro sistema solar, como los planetas, púlsares, cúmulos globulares y galaxias distantes.

"Un hipertelescopio de campo múltiple podría, en principio, capturar una imagen muy detallada de una estrella, posiblemente también mostrando sus planetas e incluso los detalles de las superficies de los planetas, "dijo Antoine Labeyrie, profesor emérito del Collège de France y Observatoire de la Cote d'Azur, quien fue pionero en el diseño de hipertelescopios. "Podría permitir que los planetas fuera de nuestro sistema solar sean vistos con suficiente detalle como para que la espectroscopia pueda usarse para buscar evidencia de vida fotosintética".

En la revista de The Optical Society (OSA) Letras de óptica , Labeyrie y un grupo multiinstitucional de investigadores informan resultados de modelos ópticos que verifican que su diseño de campo múltiple puede extender sustancialmente la cobertura de campo de visión estrecho de los hipertelescopios desarrollados hasta la fecha.

Agrandando el espejo

Los telescopios ópticos grandes utilizan un espejo cóncavo para enfocar la luz de fuentes celestes. Aunque los espejos más grandes pueden producir imágenes más detalladas debido a su reducida dispersión difractiva del haz de luz, Hay un límite en el tamaño de estos espejos. Los hipertelescopios están diseñados para superar esta limitación de tamaño mediante el uso de grandes conjuntos de espejos, que se pueden espaciar ampliamente.

Los investigadores han experimentado previamente con diseños de prototipos de hipertelescopios relativamente pequeños, y actualmente se está construyendo una versión de tamaño completo en los Alpes franceses. En el nuevo trabajo Los investigadores utilizaron modelos informáticos para crear un diseño que diera a los hipertelescopios un campo de visión mucho más amplio. Este diseño podría implementarse en la Tierra, en un cráter de la luna o incluso a una escala extremadamente grande en el espacio.

Construyendo un hipertelescopio en el espacio, por ejemplo, Requeriría una gran flotilla de pequeños espejos espaciados para formar un espejo cóncavo muy grande. El gran espejo enfoca la luz de una estrella u otro objeto celeste hacia una nave espacial separada que lleva una cámara y otros componentes ópticos necesarios.

"El diseño de campos múltiples es una adición bastante modesta al sistema óptico de un hipertelescopio, pero debería mejorar enormemente sus capacidades, "dijo Labeyrie." Una versión final desplegada en el espacio podría tener un diámetro decenas de veces más grande que la Tierra y podría usarse para revelar detalles de objetos extremadamente pequeños como el púlsar del Cangrejo, una estrella de neutrones que se cree que tiene sólo 20 kilómetros de tamaño ".

Ampliando la vista

Los hipertelescopios utilizan lo que se conoce como densificación de la pupila para concentrar la recolección de luz y formar imágenes de alta resolución. Este proceso, sin embargo, limita en gran medida el campo de visión de los hipertelescopios, prevenir la formación de imágenes de objetos difusos o grandes, como un cúmulo de estrellas globulares, sistema exoplanetario o galaxia.

Los investigadores desarrollaron un sistema microóptico que se puede utilizar con la cámara focal del hipertelescopio para generar simultáneamente imágenes separadas de cada campo de interés. Para cúmulos de estrellas, esto hace posible obtener imágenes separadas de cada una de las miles de estrellas simultáneamente.

El diseño de campo múltiple propuesto se puede considerar como un instrumento hecho de múltiples hipertelescopios independientes, cada uno con un eje óptico inclinado de manera diferente que le da un campo de imagen único. Estos telescopios independientes enfocan imágenes adyacentes en un solo sensor de cámara.

Los investigadores utilizaron software de simulación óptica para modelar diferentes implementaciones de un hipertelescopio de campo múltiple. Todos estos proporcionaron resultados precisos que confirmaron la viabilidad de las observaciones de múltiples campos.

La incorporación de la adición de múltiples campos en los prototipos de hipertelescopios requeriría el desarrollo de nuevos componentes, incluyendo componentes de óptica adaptativa para corregir imperfecciones ópticas residuales en el diseño fuera del eje. Los investigadores también continúan desarrollando técnicas de alineación y software de control para que la nueva cámara pueda usarse con el prototipo en los Alpes. También han desarrollado un diseño similar para una versión basada en la luna.