El Telescopio Isaac Newton del Roque logra corregir el centelleo estelar por primeva vez

El Telescopio Isaac Newton (INT), ubicado en el Observatorio del Roque de Los Muchachos, ha logrado corregir por primera vez el centelleo estelar, informa el Grupo de Telescopios Isaac Newton (ING en sus siglas en inglés).

Al efecto, se diseñó un experimento para demostrar, con el INT, la técnica de corrección de centelleo tomográfico. En la prueba se utilizó un solo sensor de frente de onda (WFS) y Scidar, un instrumento que mide perfiles de turbulencia atmosférica mediante la observación de estrellas binarias. 

La fotometría terrestre de alta precisión, explica el ING en su web, “es vital para una variedad de estudios que buscan pequeñas variaciones intrínsecas en la intensidad de las fuentes astronómicas, como ocurre con la búsqueda de planetas extrasolares. Sin embargo, los efectos de la atmósfera terrestre pueden limitar significativamente tales observaciones. A medida que la luz de una fuente astronómica atraviesa la atmósfera, las regiones de turbulencia óptica a gran altura producen fluctuaciones de intensidad que cambian con el tiempo a medida que la turbulencia se mueve con el viento. Esto da como resultado un ruido fotométrico conocido como centelleo, un efecto que también se puede ver a simple vista como el centelleo de las estrellas”.

El ruido de centelleo, añade, “puede ser la fuente de ruido dominante para las mediciones fotométricas de estrellas brillantes cuando se observa con telescopios terrestres; no importa cuán grande sea la apertura del telescopio, el efecto impone un límite de precisión fotométrica. Es exclusivo de las condiciones del tiempo exacto de exposición, y es impredecible a priori”.

Ruido de centelleo

Señala que “si uno pudiera compensar el ruido de centelleo, los telescopios terrestres alcanzarían efectivamente el mismo límite de precisión que los telescopios en el espacio. Sin embargo, este es un desafío importante porque el centelleo es producido por turbulencias a gran altura y, por lo tanto, el rango de ángulos en los que se correlaciona es muy pequeño. Por lo tanto, no se puede corregir con fotometría diferencial estándar”.

En 2016 James Osborn (Universidad de Durham), según indican,“propuso una técnica de corrección de centelleo para grandes telescopios. Si se conocen las alturas y las intensidades relativas del perfil de turbulencia sobre el telescopio, los datos del sensor de frente de onda  de varias estrellas de referencia ubicadas cerca del objetivo astronómico se pueden combinar mediante un algoritmo tomográfico”.

El resultado es “una estimación en 3D de las aberraciones de fase óptica instantáneas sobre el telescopio. A partir de este modelo 3D, se calculan las fluctuaciones de intensidad estimadas en el suelo. Este patrón de centelleo estimado se puede utilizar para normalizar los datos fotométricos medidos. Un beneficio clave de este método es que, siempre que se registren los datos de telemetría WFS, la corrección de centelleo numérico se puede aplicar en análisis de procesamiento posterior y no es necesario aplicarla en tiempo real”.

El ING indica que “Kathryn Hartley y colaboradores diseñaron un experimento para probar esta técnica utilizando el INT en septiembre de 2021. Para esta prueba conceptual,  se utilizó un solo WFS y un perfilador de turbulencia Scidar. Se utilizó también un prisma reflector para alternar entre las mediciones Scidar y las mediciones de datos WFS”. 

Señala que “los astrónomos eligieron el cúmulo del Trapecio de Orión como un objetivo ideal, ya que contiene tres estrellas brillantes a una distancia de 21,5 segundos de arco entre sí y era visible en esa época del año. La estrella más brillante del campo se seleccionó como estrella objetivo para corregir el ruido de centelleo. Se recopilaron paquetes de datos de 50  exposiciones WFS con un tiempo de exposición de 0,1 segundo. El WFS se utilizó para medir las aberraciones del frente de onda de las tres estrellas y para realizar la fotometría”.

Las mediciones Scidar se utilizaron para producir “una estimación del perfil de turbulencia sobre el telescopio. Se produjo una matriz de reconstrucción tomográfica basada en este perfil y se aplicó a los datos WFS. Se hizo un modelo 3D de las aberraciones de fase óptica y se sumó el patrón de centelleo resultante para producir la intensidad reconstruida, que luego se comparó con la fotometría medida de la estrella objetivo”.  

El equipo pudo reducir “el impacto del ruido de centelleo con un método que, en teoría, es transferible a cualquier detector montado en cualquier telescopio grande”.