Mejor visi¨®n para los telescopios y los ojos humanos

Las estrellas en realidad no titilean, es la atm¨®sfera la que distorsiona y difumina su luz, lo que supone un gran incordio en los telescopios instalados en Tierra. Para evitarlo en lo posible, los mejores observatorios del mundo recurren a una t¨¦cnica llamada ¨®ptica adaptativa. Es un m¨¦todo para conocer en todo momento el efecto atmosf¨¦rico en la luz que llega de los astros y compensar en tiempo real en el telescopio esa aberraci¨®n para obtener im¨¢genes de gran definici¨®n. Pero esta t¨¦cnica, explotada tambi¨¦n en sistemas militares avanzados de observaci¨®n o de guiado de armas l¨¢ser, est¨¢ demostrando su utilidad en otros campos. As¨ª, por ejemplo, en investigaci¨®n oftalmol¨®gica permite compensar deformaciones del ojo y en telecomunicaciones por l¨¢ser se pueden apuntar y recibir mejor los finos haces de luz cargados de datos.

Los cient¨ªficos ven con todo detalle el mosaico de conos fotorreceptores del ojo

Los sistemas militares avanzados recurren a esta t¨¦cnica en armas l¨¢ser y en observaci¨®n

Alrededor del asteroide Eugenia orbita un peque?o cuerpo de s¨®lo 13 kil¨®metros de di¨¢metro; se llama Principito y es 600 veces menos luminoso que el asteroide. No hay forma de observarlo excepto con ¨®ptica adaptativa, que proporciona a los telescopios una gran resoluci¨®n espacial, explica Christophe Dumas, del Jet Propulsion Laboratory (NASA). Desde que en 1998 su equipo descubri¨® Principito, se han encontrado ocho sistemas binarios de asteroides como ese.

Un poco m¨¢s lejos han apuntado los astr¨®nomos que han logrado las mejores im¨¢genes hasta ahora de Tit¨¢n, la misteriosa luna de Saturno, tambi¨¦n gracias a esta t¨¦cnica correctora, inform¨® Seran Gibbard (Laboratorio Nacional Lawrence Livermore) en el simposio Optica adaptativa y sus aplicaciones, de la reuni¨®n de la Asociaci¨®n Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), celebrada en Denver. Esas im¨¢genes de Tit¨¢n se han tomado en infrarrojo con uno de los dos telescopios estadounidenses Keck (en Hawai) y "tienen una resoluci¨®n entre dos y cuatro veces superior a las fotos correspondientes del telescopio Hubble".

Los grandes observatorios del mundo actualmente tienen sistemas de ¨®ptica adaptativa, recordaron los expertos en el simposio. La t¨¦cnica se basa en analizar las turbulencias de la atm¨®sfera en el campo de visi¨®n del telescopio, analizar esa informaci¨®n y enviarla a unos actuadores que deforman los espejos y compensan la distorsi¨®n.

Para saber c¨®mo est¨¢ la atm¨®sfera en cada momento sobre el telescopio se pueden utilizar estrellas bien caracterizadas, o crear estrellas artificiales con l¨¢ser a varios kil¨®metros de altura sobre el instrumento, y comparar la imagen que se recibe con la que deber¨ªa ser en ausencia del efecto atmosf¨¦rico.Uno de los primeros telescopios del mundo en que se desarroll¨® y utiliz¨® ¨®ptica adaptativa es el de 3,5 metros de di¨¢metro del observatorio alem¨¢n de Calar Alto (Almer¨ªa).

La astronom¨ªa terrestre est¨¢ sufriendo una aut¨¦ntica revoluci¨®n con la ¨®ptica adaptativa, que se a?ade a otro gran avance: la ¨®ptica activa. ?sta ¨²ltima permite hacer telescopios gigantes con espejos de hasta ocho o diez metros -por ahora- que mantienen su forma perfecta gracias a actuadores que los ajustan constantemente.

Por ahora los astr¨®nomos disponen de ¨®ptica adaptativa en infrarrojo y una correcci¨®n parcial en el visible, que es m¨¢s dif¨ªcil, pero "algunos sistemas militares estadounidenses para observaciones desde sat¨¦lite proporcionan correcci¨®n completa en el visible en telescopios de hasta un metro de di¨¢metro", explican los expertos del Observatorio Europeo Austral (ESO), que tienen este sistema en uno de sus cuatro telescopios gigantes VLT (en Chile), y est¨¢n a punto de instalarlo en otros dos.

Gracias a la ¨®ptica adaptativa del Keck, la astr¨®noma Andrea Ghez ha logrado estudiar el movimiento de estrellas muy pr¨®ximas al centro de la V¨ªa L¨¢ctea (a 24.000 a?os luz de distancia de la Tierra) y deducir que en el n¨²cleo gal¨¢ctico muy probablemente hay un agujero negro de masa superior a dos millones de veces la del Sol, explic¨® en Denver.

Dado que se trata de descifrar algo que se interpone en la visi¨®n y deforma la imagen, la ¨®ptica adaptativa ha saltado a otros ¨¢mbitos. Los investigadores en oftalmolog¨ªa no tienen forma de evitar las imperfecciones de la c¨®rnea al mirar en el ojo humano vivo, pero esta t¨¦cnica les proporciona una estrategia para superar la barrera y ver perfectamente la retina.

Para esta aplicaci¨®n la ¨®ptica adaptativa exige, igual que en astronom¨ªa, un sensor del frente de onda y un corrector, coment¨® en Denver Austin Rooda (Universidad de Houston). "El sensor mide las aberraciones de la onda, env¨ªa los comandos a un espejo deformable para hacer las compensaciones y mantiene esta retroalimentaci¨®n constantemente". As¨ª los cient¨ªficos ven con todo detalle el mosaico de conos fotorreceptores del ojo.

El siguiente paso es aplicar este sistema para hacer que el ojo vea mejor, compensando las deformidades de las lentes por las que le llega la luz. Lo primero es avanzar en el diagn¨®stico de patolog¨ªas de la retina y en terapias de alta precisi¨®n en los tejidos, dijo Rooda.

Un haz de luz sirve para transmitir datos, como si fuera una fibra ¨®ptica pero en el espacio o la atm¨®sfera. El problema que se encuentran los ingenieros aqu¨ª es similar al de los astr¨®nomos: el aire distorsiona el frente de onda de la luz. Por ello han recurrido a la misma t¨¦cnica, s¨®lo que dando un paso m¨¢s. "Los sistemas de ¨®ptica adaptativa astron¨®micos o militares han sido unidireccionales, ya sea para corregir la luz que llega de las estrellas a los telescopios o predeformando la luz emitida en el caso de las armas l¨¢ser", afirma J.Elon Graves. Sin embargo, para telecomunicaciones es ¨²til crear sistemas bidireccionales.

De nuevo hacen falta en este caso sensores de frente de onda y correctores, pero dobles: "Con espejos deformables no s¨®lo se corrige el frente de onda luminoso que llega al receptor, sino que tambi¨¦n se pre deforma simult¨¢neamente el frente de onda en el emisor, para compensar as¨ª las aberraciones que se sabe que sufrir¨¢ el haz luminoso en su recorrido", dijo en Denver este especialista de AOptix Technologies. Con la doble compensaci¨®n de las turbulencias atmosf¨¦ricas debidas a fluctuaciones de temperatura, presi¨®n y viento, se elimina la dispersi¨®n y el centelleo del haz l¨¢ser y se mantiene perfectamente apuntado al receptor sin p¨¦rdida de se?al.