¿Porque tiene que ser parabólico un espejo?

Cuando se forma la imagen en un telescopio reflector newtoniano, deben juntarse todos los haces de luz en un punto, ya que de otra manera se producen aberraciones, como la esférica.

Puede verse el camino de los rayos de luz en un espejo esférico y uno parabólico. En el primero, la imagen se dispersa en una zona marcada como “A”. No hay ningún foco definido. En el segundo, todos los rayos se concentran en un punto, logrando un foco e imagen perfecta.


La relación focal es la división entre la distancia focal del telescopio y su diámetro. Cuanto mas pequeña es la relación focal del telescopio, es mas transportable y luminoso para fotografía de objetos de cielo profundo, como nebulosas y galaxias.

Como se fabrica un espejo para un newtoniano?


La forma de construcción de un espejo es una sola determinada: primero se le da forma esférica, y luego se pasa a una parábola. Esto significa que hacer un parabólico es mas difícil que hacer un esférico.

Lo interesante que es si la relación focal es grande (normalmente mas de f/d > = 7) ambos espejos se comportan de la misma manera. La observación es perfecta en ambos.

Ese es el motivo por el cual muchos telescopios construidos por amateurs y también algunos comerciales, vienen en relaciones focales largas, lo que simplifica y abarata la construcción.

Pero si se quiere tener un telescopio con una relación focal corta, no hay otra que el espejo sea parabólico, y cuanto más corto, mas difícil es el parabolizado.

Que tan mal se puede ver?

El telescopio Espacial Hubble, en su comienzo se lo lanzo con un error de trazado: en otras palabras, tenia aberración esférica!

Es la misma región del cielo antes y después de la corrección de aberración del Telescopio Espacial. Nota la perdida de definición de la imagen de la izquierda.

 

Foto a través de un telescopio 114×500 esférico. Nota que no es posible enfocar totalmente la Luna, y la imagen se ve doble.

Tabla de comparación:


En esta tabla se dan las relaciones focales por las que por encima de ese valor es igual un esférico que un parabólico.

Diámetro     relación focal     distancia focal
76 mm              7,3              555 mm
114 mm             8,2              935 mm
130 mm             8,6             1115 mm
150 mm             9,0             1350 mm
200 mm             9,9             1980 mm
250 mm            10,7             2680 mm

Como ven, tomando parámetros de telescopios comerciales, el Hokenn  o Galileo 76700 (76 mm de diámetro 700 mm. de DF) es esférico, ya que esta a mas de 20 cm del limite. El 114900 esta en el limite de esfericidad, y por experiencia personal con estos equipos, la visión es perfecta. El 130650 tiene que ser parabólico para que se observe bien (de hecho lo es!).

Por encima de estos diámetros deben ser parabólicos, ya que se hacen inmanejablemente largos.

Este es uno de los motivos por los cuales los precios de los telescopios se disparan a determinado diámetro.

Si observas con un telescopio de relación focal corta esférico (como algún 114500), a bajos aumentos parece que está todo bien, pero cuando lo exiges un poco, no hay manera de enfocar la imagen. Cada punto del campo de visión del telescopio tiene foco diferente y finalmente se ve turbio.

Hay solución?

Lo ideal es no tener un telescopio de foco corto que sea esférico, pero si es así, puede mejorarse un poco la vision si le colocas un diafragma (un circulo cortado de cartón pintado de negro, como si fuera el espejo secundario mas grande), delante de la araña. Esto hace que se pierda luz, pero al limitar la parte central del espejo, hay un mejor foco.

Simulación de un diafragma para mejorar la visión (el circulo amarillo).