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Del telescopio al papel

A lo largo de esta web especial hemos visto algunas de las imágenes más espectaculares  que poseemos de nuestro Universo, donde los objetos celestes se nos muestran llenos de colores y belleza. Pero, ya sea por puro placer estético o para la realización de un estudio científico, la creación de estas imágenes conlleva un laborioso proceso y un complejo instrumental, que han ido variando a lo largo de la historia: desde los dibujos a mano de los satélites de Júpiter, que Galileo veía a través de su rudimentario telescopio (1609), hasta las modernas cámaras CCD y las imágenes digitales, sin olvidar el tedioso análisis de las placas fotográficas del Observatorio Monte Palomar, en las que Hubble, en 1919, descubrió que el Universo se expande. 



Figura 1 y 2: telescopio  e imagen CCD, sin tratamiento, de dos galaxias en interacción. Vemos cómo los rayos cósmicos, partículas subatómicas interestelares que se desplazan a una velocidad próxima a la de la luz, degradan la imagen en forma de puntos luminosos. 
Figura 3: Imagen corregida. Para eliminar los rayos cósmicos se combinan imágenes del objeto tomadas durante distintos momentos de la noche. Al ser eventos muy rápidos, aquellos puntos que no permanezcan idénticos en todas ellas son rayos cósmicos y pueden eliminarse.
Las variaciones de sensibilidad del detector son compensadas dividiendo la imagen del objeto en las llamadas «imágenes planas». Éstas, que se obtienen apuntando el telescopio a una superficie iluminada uniformemente, reflejan el patrón de sensibilidad del detector.
Para la corrección de fondo de cielo (problemas derivados de la contaminación lumínica y del reflejo de la luz solar en la Luna y el polvo interplanetario) se toman imágenes exclusivas del cielo próximo al objeto, que posteriormente se restan de la imagen de éste. El efecto de la extinción atmosférica se elimina realizando observaciones de las «estrellas estándar»: estrellas de brillo conocido que permiten estimar la extinción de la noche y contrarrestarla de las imágenes del objeto.
Figuras 3 y 4: Imágenes en falso  color.
Los detectores ópticos registran las imágenes de los objetos astronómicos en una amplia gama de grises. En el tratamiento posterior se puede asignar a cada nivel de gris un determinado color. El resultado es una imagen en «falso color», que no tiene por qué coincidir con el color real del objeto, pero es tremendamente útil para realzar estructuras,  indicar zonas de distinta temperatura, o «visualizar» lo invisible, como la imagen de un objeto en infrarrojo.
Créditos imágenes:
1: CAHA.
2 y 3:Takahashi FS102 ST7 (F/8).
4 : National Optical Astronomy Observatories (NOAO).
5: Hubble Space Telescope.

Actualmente son innumerables las técnicas empleadas en la obtención y tratamiento de datos astrofísicos. La elección de la adecuada dependerá del objeto (estrellas, galaxias,.), el tipo de radiación (óptico, radio, rayos X,..)  y el fenómeno concreto que estemos estudiando (formación estelar, supernovas,...).  En cualquier caso, el proceso siempre consta de tres etapas: observación, procesamiento de datos y análisis. 
Observación
A diferencia de otras disciplinas científicas, la Astrofísica no puede introducir su objeto de estudio en un laboratorio para experimentar con él. La radiación (luz) que emiten o reflejan los objetos del Universo constituye nuestra principal fuente de información; para recogerla se utilizan los elementos colectores (telescopios, radioantenas.) que dirigen la luz hacia los detectores, que son los encargados de registrarla.
Procesamiento de datos
En su camino hacia nosotros, la radiación registrada por los detectores se ve afectada por distintos elementos que desvirtúan las imágenes. Para poder trabajar con ellas se hace preciso un proceso de limpieza cuyo objetivo consiste en lograr que la imagen final se parezca lo más posible al objeto real. En este procesamiento, los astrofísicos se benefician de la digitalización de los datos: una imagen digital es un conjunto de números que se puede manipular con programas informáticos; así, tareas que se antojaban casi imposibles con las antiguas placas fotográficas (como cambiar el contraste, el color, o incluso combinar varias imágenes) se emplean a menudo y de forma sencilla. 
Como los detectores no registran la radiación en unidades astrofísicas, se impone un proceso de calibración de los datos. Del mismo modo que en nuestra vida utilizamos a diario las llamadas magnitudes físicas (en la frutería pedimos tres kilos de manzanas y en la autopista ponemos nuestro coche a 120 kilómetros por hora), hemos de dotar a los números de nuestras imágenes de un sentido físico. El proceso de calibración consiste en comparar las medidas que obtenemos en nuestro detector con otras medidas de valor conocido (estrellas estándar, medidas en laboratorio, etc.), lo que nos permite transformar nuestros datos en unidades reconocibles e independientes del detector con el que se tomaron. 
Análisis
Tras la calibración y reducción comienza la etapa más exigente, pero, sin duda, también la más creativa e interesante de la labor de un astrofísico: el análisis de los resultados. El análisis concreto dependerá del fenómeno en cuestión (estrellas variables, formación estelar en galaxias, cometas, canibalismo galáctico) pero, en general, consistirá inicialmente en extraer toda la información que sea posible, y por supuesto, útil para nuestro estudio (formas, tamaños, temperaturas, velocidades, composición química, etc.). Los resultados deben pasar un primer examen de sentido físico, esto es, no deben violar los principios básicos de la Física. En muchas ocasiones son estos principios fundamentales los que nos indican que nuestro conocimiento es aún insuficiente y nos estimulan para ulteriores investigaciones.
Después contrastaremos nuestros resultados con los ya publicados por otros investigadores y, por último, comprobaremos si las hipótesis iniciales y los modelos teóricos se ven corroborados por nuestras observaciones o, por el contrario, deben ser modificados. Finalmente, los resultados han de ser publicados en revistas científicas en forma de artículos que son verificados y censurados por otros científicos bajo encargo de los editores para, de esta forma, aumentar su fiabilidad. 
 
UNA MIRADA AL COSMOS
Sumario


El Sistema Solar, 8 planetas
Plutón deja de ser planeta

El Gran Colisionador de Hadrones
En marcha el mayor experimento de física de la historia para explicar qué ocurrió tras el 'Big Bang'
El más potente acelerador de partículas jamás construido

El Sistema Solar 
Nuestros vecinos más cercanos
Evolución estelar 
El ciclo de vida de las estrellas
Formación de la Vía Láctea: 
Historia de un encuentro
Galaxias: evolución interna 
El zoo de las galaxias
Galaxias: Evolución Externa 
La vida en la sociedad de las galaxias
Astrofísica de altas energías: 
Cuando las esferas tocan heavy metal
Cosmología 
El universo a gran escala
Instrumentación 
Tecnología fuera de este mundo
El IAA 
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Historia local 
Mil y un años de astronomía en Granada
Evolución técnica 
Del telescopio al papel
Una mirada al Cosmos - Glosario de términos
Historia de la Astronomía - los momentos clave

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