¿Como funcionan los telescopios de Rayos X?

Los astros emiten en todos los colores, e inclusive en algunos que no son visibles para nosotros. Van desde los rayos Gamma hasta las ondas de radio. A toda esta energía se la denomina Espectro Electromagnético.

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Telescopio Chandra

Inclusive hay algunas de estas “luces” que no traspasan la atmósfera, por lo que los telescopios deben ponerse en órbita para verlas.

Desde la superficie terrestre se ve la luz visible, algo de infrarrojo, poco de ultravioleta y parte de ondas de radio. El resto solo desde un satélite.

Corte de un telescopio Cassegrain. Como la luz "va y viene" dentro, es mas largo que lo que es físicamente.
Corte de un telescopio Cassegrain. Como la luz “va y viene” reflejándose en los espejos.

Los telescopios modernos en luz visible funcionan con espejos que reflejan la luz de distintas maneras, para lograr hacer foco en un punto, donde se coloca la cámara para obtener una imagen.

Trabajan con luz visible, in extenso, a la que son sensibles nuestros ojos. En Infrarrojo y ultravioleta, los telescopios tradicionales con espejos todavía pueden lograr buenos resultados.

Ahora… cuando vamos a luces de tan alta energía como los rayos X o los rayos Gamma ¿Como se hace para “convencer” a los fotones de reflejarse para lograr enfocar una imagen?

No es trivial el problema.

Los Rayos X y Gamma

En el texto hablo de rayos X para no repetir, pero se refiere a ambas radiaciones.

Tienen tanta energía, que con un telescopio tradicional, traspasan el espejo como si no existiera.

La mayor parte de los rayos X en un haz disparado directamente contra el espejo simplemente pasaría a través de el.

Sin embargo, los telescopios de rayos X usan un pequeño truco: el “haz de incidencia rasante”.

¿Que es el Haz de incidencia rasante?

Lo mas fácil es ver el gráfico siguiente. En la columna de la izquierda, la reflexión con luz visible. A la derecha, con rayos X. Nota que en el segundo caso, si el angulo de incidencia del haz de RX es muy agudo, sufre una pequeña reflexión. Es la “incidencia rasante”.

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A la izquierda, la reflexión en luz visible (optical Light), a la derecha en rayos X (X-ray Light) en la superficie de un espejo (mirror surface). Con grandes ángulos de incidencia, la luz visible se refleja pero los RX traspasan el espejo. Si es como en el caso de abajo, que llegan en un angulo muy agudo, tanto la luz visible como los RX se reflejan.

Los telescopios de rayos X entonces, deben tener espejos que hechos de materiales que reflejen un fotón de rayos X y estar orientados de tal manera que el haz llegue al espejo en un ángulo muy pequeño.

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Los haces rasantes de R X se pueden ir “doblando” por medio de espejos (Mirrors) para que lleguen a un foco (focal point).

Para lograr incidencia rasante el haz debe ser casi paralelo a la superficie del espejo.

Genial! ¿Pero como lograrlo?

Los espejos de estos telescopios son completamente diferentes a los tradicionales. Usan espejos cilíndricos anidados unos dentro de otros.

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Abajo, el espejo de un telescopio de rayos X se ve un poco como una cebolla, con los espejos anidados. Las fotos muestran desde atrás el espejo del observatorio XMM-Newton de rayos X.

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Este es el diseño mas moderno, con el que se obtienen imagenes de una gran resolucion (definición).

Si quieres puedes ver un .pdf sobre como funciona el Telescopio en Chandra. Gratuito, en ingles y avanzado.

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Una imagen poco común del planeta Marte tomada por el Chandra… Rayos X de baja energía, a unos 80 km de altura sobre el suelo marciano, producto de la colisión de los rayos X del Sol con los átomos de oxigeno.