Por qué en algunas astrofotografías las estrellas tienen puntas y parecen estrelladas

Dibujo20090704_Mount_Rushmore_Starry_Night_with_Arcturus_zoom_showing_6_diffraction_spikes

La imagen astronómica del día del 4 de julio de 2009 nos muestra un bonito campo estelar con la Osa Mayor,  la estrella polar y Arturo (ampliada arriba a la izquierda). Si os fijáis con atención todas las estrellas tienen 6 puntas. ¿Por qué? Porque se ha utilizado un telescopio reflector o newtoniano con una montura interior para el espejo secundario de 3 radios. Estos radios sujetan el pequeño espejo diagonal que se encuentra en el interior del telescopio (arriba derecha). Dependiendo del número de radios, el patrón de difracción que muestran las estrellas es diferente. Estos patrones son más visibles cuanto más brillante es la estrella o planeta observado.

Dibujo20090704_4_vane_3_vane_curved_vane_reflector_telescopes_with_corresponding_spiky_diffraction_patternsLas configuraciones típicas para los anclajes de soporte del espejo secundario las tenéis en la imagen de la izquierda. La que utiliza 4 radios (4 Vane Spider) es bastante común y presenta imágenes de las estrellas con 4 brazos radiales (el efecto de la difracción de los radios). La que presenta 3 radios (3 Vane Spider) genera un patrón de difracción con 6 brazos (no 3), menos intensos que en el caso anterior porque cada radio genera dos brazos en direcciones opuestas. Esta configuración es menos habitual y por eso me ha llamado la atención en la foto astronómica del día (de ahí que os presente esta entrada que a los aficionados a la astronomía les resultará innecesaria). Los telescopios reflectores más modernos suelen utilizar anclajes curvos para el espejo, con lo que se consigue un patrón de difracción más complejo, con 4 brazos difuminados, que se notan mucho menos que en las configuraciones anteriores. Integrando la intensidad óptica en el patrón de difracción se observa que es prácticamente igual que en el caso de 3 radios, pero distrae menos no observar los brazos en las estrellas.

Los telescopios refractores y otros como los Cassegrain, no presentan patrones «estrellados» para las estrellas, ya que el patrón de diffracción tiene simetría (aproximadamente) circular.

Los patrones de difracción con puntas tienen también su utilidad: sirven para enfocar bien el telescopio. Se venden unos patrones en forma de cruz doble que se colocan delante de la apertura del telescopio para reforzar el efecto de la difracción, por ejemplo, produciendo 4 puntas dobles en las estrellas. Cuando el objetivo del telescopio está mal enfocado se observan 8 puntas, pero cuando está bien enfocado, éstas se superponen entre sí, y solo se observan 4. En el apartado 4, aquí, tenéis un magnífico ejemplo.

CORRECCIÓN (5 julio 2009): El autor de la foto astronómica del día que comentamos en esta entrada no utiliza telescopio, solo su cámara con un objetivo de 50 mm. Las puntas de las estrellas son debidas a la difracción provocada por la forma hexagonal del diafragma en la apertura de dicho objetivo. Gracias a Fcasarra por el comentario.



3 Comentarios

  1. Dada la amplitud del campo de esta fotografía es poco probable que se haya utilizado una óptica newton o similar.

    El efecto de 6 puntas suele ser provocado por una óptica fotográfica convencional con el diafragma hexagonal ligeramente cerrado. Puesto que deja una abertura hexagonal, aparecen 6 puntas.

    En el siguiente enlace se pueden ver unos ejemplos de diafragmas de 5 y 8 palas, que producen 10 y 8 puntas respectivamente:
    http://photo.net/equipment/canon/ef50/

    1. Gracias, Fcasarra, tienes toda la razón del mundo.

      El autor de la foto Wally Pacholka no utiliza telescopio alguno, solo una cámara (no sé cual) con un objetivo de 50 mm. (según confiesa él). Observando sus fotos en Astropics se observa que debe tener varios objetivos distintos (basta observar que el número de puntas de las estrellas en diferentes fotos es diferente). Seguramente en las fotos utiliza la mínima apertura posible del diafragma del objetivo de la cámara para que se vea lo mejor posible el fondo montañoso.

      La entrada en la Wiki en español para Diafragma (Óptica) presenta una bonita foto de un objetivo mostrando su diafragma hexagonal a dos aperturas diferentes. La siguiente foto muestra el diafragma hexagonal de una cámara manual.

      Los objetivos más caros buscan formas curvas para las aletas del diafragma de apertura con objeto de lograr que mantenga una forma aproximadamente circular. Las más baratas sin embargo suelen tener forma poligonal (las hay pentagonales, hexagonales, … hasta decagonales). A la mínima apertura, la luz entra a través de un polígono y vuelve estrelladas (con puntas) las fuentes luminosas puntuales. Si el polígono tiene un número par de lados, las estrellas tendrá dicho número de puntas, pero si el polígono tiene un número impar de lados, las estrellas tendrán el doble de puntas.

      La belleza estrellada de la difracción en acción.

  2. Pero en observatorio.info se nos pregunta a menudo por esos patrones de difracción, dado que aparecen en numerosas imágenes telescópicas. A partir de ahora, pondremos el enlace a esta noticia como respuesta.
    😉

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 4 julio, 2009
Categoría(s): ✓ Astronomía • Ciencia • Física • General • Óptica • Science
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