Juntos Hubble y James Webb. Una nueva visión del sistema solar.

Un nuevo estudio ha propuesto la utilización de las capacidades de observación del telescopio Hubble (HST), junto con el próximo telescopio espacial James Webb (JWST), para capturar  imágenes tridimensionales estereoscópicas del Sistema Solar.

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Si todo marcha según lo previsto para el próximo lanzamiento en Octubre de 2018 del telescopio espacial James Webb , tendremos entonces, junto al mítico telescopio Hubble, los dos telescopios ópticos  IR (infrarrojo) más potentes de la historia (las dos joyas de la corona de la NASA) juntos en el espacio al mismo tiempo, y tendremos una oportunidad única de aprovechar la separación de 1,5 millones de kilómetros entre los dos nodos de la órbita de ambos telescópicos, para obtener simultáneamente imágenes estereoscópicas capturadas de asteroides, cometas, lunas y planetas de nuestro Sistema Solar. Dado el reciente resurgimiento de las películas estéreo 3D y el reciente surgimiento de los dispositivos móviles habilitados para realidad virtual, estas imágenes estereoscópicas proporcionarían una oportunidad única para involucrar al público con vistas sin precedentes de objetos del Sistema Solar.

                

Desde un punto de vista científico, la capacidad de observar objetos celestes con esta impresión tridimensional de profundidad también sería invaluable, permitiendo a los astrónomos comprender mejor sus propiedades como su estructura, tamaño y distancia.

visionbinocular

La percepción de profundidad es una propiedad integral de la fisiología humana y, por tanto, de nuestra experiencia cotidiana de nuestro entorno. Los seres humanos, al igual que muchos otros animales en la Tierra, tienen los ojos puestos en dos posiciones laterales diferentes en la cabeza, lo que permite la visión binocular. En esencia, esto produce dos imágenes diferentes de la misma escena, vistas desde un ángulo ligeramente diferente por cada ojo. El cerebro humano procesa y reconstruye estas imágenes ligeramente diferentes de tal manera, lo que nos permite tener una percepción de profundidad, y juzgar la distancia a cualquier objeto en el entorno, cerca o lejos.

Como con cualquier otro aspecto de la fisiología humana, la percepción de profundidad tiene sus límites. Puesto que la diferencia entre la posición lateral de los ojos humanos es de aproximadamente 6 cm, una persona puede percibir objetos como tridimensionales sólo a una distancia de 2-3 km. Cualquier objeto que se encuentra por encima de esa distancia sólo puede ser percibido como un punto de luz. Esta capacidad de discernir objetos lejanos disminuye con el cuadrado de la distancia, lo que significa que para que los seres humanos podamos tener una percepción de profundidad por encima de ese límite de 2 km, nuestros ojos tendrían que estar posicionados proporcionalmente más lejos de lo que actualmente son. Puede que no parezca una gran cosa en una escala terrestre, pero cuando se trata de estudiar objetos celestes sobre distancias astronómicas, para que los astrónomos puedan percibirlos como tridimensionales tendrían que usar dos telescopios diferentes ubicados en años luz de separación. Esta es la razón por la que los objetos de cielo profundo como las estrellas y las galaxias aparecen sólo como puntos de luz, incluso a través de los telescopios más poderosos. Esa falta la visión binocular necesaria con esta gran distancia entre los dos instrumentos de observación.

Afortunadamente, la tecnología ha avanzado lo suficiente como para que los astrónomos puedan ahora teóricamente lograr la visión binocular necesaria y crear imágenes 3D estereoscópicas en tiempo real para objetos que están mucho más cerca de nuestro hogar, como los planetas y las lunas de nuestro Sistema Solar. Esta perspectiva emocionante ha sido el tema de un estudio reciente que fue publicado en arxiv, por un equipo dirigido por el Dr. Joel Green, científico del proyecto en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, en Baltimore, MD. Más específicamente, los autores del estudio proponen usar el Telescopio Espacial Hubble de la NASA en tándem con el próximo Telescopio Espacial James Webb que podría permitirles imaginar varios objetivos del Sistema Solar en tres dimensiones.

El Telescopio Espacial Hubble lleva más de 25 años operando en órbita terrestre baja a una altitud de aproximadamente 550 km, al tiempo que devuelve una ciencia revolucionaria, y revolucionaria en el proceso que nos obligó a redefinir nuestra conexión con el Cosmos como ningún otro científico Instrumento ante él.

                    

Hubble volando frente a un telón de fondo de algunos de sus muchos descubrimientos.

Por su parte, el sucesor de Hubble, el Telescopio Espacial James Webb, está programado para ser colocado en una órbita elíptica alrededor del segundo punto Lagrange Sol-Tierra, L2, cerca de 1.500.000 Kilómetros de distancia de la Tierra. Desde este punto de vista, el telescopio James Webb utilizará sus cuatro instrumentos científicos para complementar y ampliar las observaciones hechas por su predecesor científico, mirando profundamente en el Cosmos en longitudes de onda infrarrojas, contrariamente a Hubble que ha sido optimizado para buscar en visible Y luz ultravioleta. De esta manera, los astrónomos podrán observar fenómenos cósmicos únicos que han estado más allá de las capacidades de Hubble. Además, el espejo primario mucho más grande de Webb permitirá una visión aún más profunda en el Universo que nunca antes, a una época en la que este último tenía sólo unos cientos de millones de años.

               

Además, la gran separación física entre los dos telescopios en el espacio (uno en órbita terrestre baja y el otro más allá de la órbita de la Luna), representa una oportunidad única para los astrónomos de tratar de capturar muchos procesos físicos sobre objetos planetarios en el sistema Solar en tiempo real en 3-D. Se podrían producir imágenes 3D de asteroides, cometas, lunas y planetas en nuestro Sistema Solar, para una variedad de aplicaciones astronómicas. Sería posible usar esta técnica con poca antelación, por ejemplo cuando ocurra un evento particularmente dramático, o hacer una película observacional a largo plazo.

La imagen estereoscópica realmente no es nada nuevo en la exploración espacial, hay algunas misiones espaciales que utilizan esta técnica, desde el Rover Opportunity de la NASA en Marte hasta los satélites del  Observatorio solar  (STEREO).

Top Left: A diagram indicating how human eyes achieve stereoscopic 3D imaging. Bottom Left: The difference (disparity) in the resulting left eye and right eye images, which are resolved by the human brain into 3D. Top and Bottom Right: The equivalent diagramsfor two telescopes with a 1.5 million km separation. Image Credit: Green et al (2016)

Arriba Izquierda: Un diagrama que indica cómo los ojos humanos alcanzan imágenes estereoscópicas en 3D. Abajo Izquierda: La diferencia (disparidad) en el ojo izquierdo resultante y las imágenes del ojo derecho, que son resueltos por el cerebro humano en 3D. Arriba e Inferior a la Derecha: Los diagramas equivalentes para dos telescopios con una separación de 1,5 millones de km. Crédito de la imagen: Green et al (2016).

Obviamente por cuestión de distancias no podemos obtener imágenes estereoscópicas reales fuera del Sistema Solar con ningún equipo que tengamos hoy. Pero se pueden interpretar las imágenes que obtienen en 3D y luego mostrarlas con software de visualización 3D. Sin duda si el proyecto sale a delante, dará una nueva perspectiva a nuestro sistema solar saboreando las impresionantes imágenes que se nos puedan ofrecer, como para los propios científicos. Esta técnica, como puede revelar la estructura tridimensional de objetos y eventos en nuestro Sistema Solar, como el impacto de un cometa, se podría aplicar esta técnica para seguir la trayectoria de la eyección del material y calcular la física detallada de la colisión. También se podría observar los densos patrones de nubes de Marte o Júpiter y usar información en 3D para modelar mejor sus estructuras, o en los  anillos de Saturno y sus ondulaciones. Un abanico de posibilidades que seguro nos deparará, si todo sale bien, más de una sorpresa.

-Telescopio espacial Hubble (HST): Denominado en honor del astrónomo Edwin Hubble.

-Telescopio espacial James Webb (JWST): Denominado en honor al el segundo administrador de la NASA James E. Webb.

Fuentes: https://arxiv.org/pdf/1610.07483v1.pdf / https://arxiv.org/abs/1610.07483

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