Instrumento para estudiar campos magnéticos en las estrellas, desarrollado por investigadores mexicanos

Técnicos e investigadores del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (IAUNAM), campus Ensenada, diseñaron y construyeron un espectropolarímetro de fibras ópticas, instrumento que —conectado al telescopio— permitirá el estudio de campos magnéticos en estrellas.

El espectropolarímetro, que en abril de este año se sometió a una etapa de pruebas, fue diseñado para conectarse a través de cables de fibra óptica especializada al telescopio de 2.1 metros del Observatorio Astronómico Nacional (OAN) de San Pedro Mártir.

Financiado por el fondo de Investigación Básica SEP-Conacyt, el instrumento combina dos técnicas: la espectroscopía y la polarimetría, con lo que astrónomos podrán obtener más datos sobre objetos y, en particular, sobre el campo magnético de las estrellas.

Dos técnicas

En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, Joel Castro Chacón, adscrito al programa de Cátedras Conacyt e integrante del equipo interdisciplinario que trabajó en el diseño y la construcción del espectropolarímetro, explicó que la polarimetría consiste en descomponer la polarización de la luz que recibe el telescopio del objeto que se está observando.

“Después de que eso ocurre, analizamos la cantidad de luz en cada uno de sus componentes y podemos inferir cuál es el estado de polarización que nos está llegando del objeto; eso sirve para entender qué le está ocurriendo al objeto en sí o cuál es la fuente de esos cambios de polarización, que puede ser debido a algún proceso intrínseco o algo exterior”, detalló.

Expuso que la espectroscopía permite conocer cómo están formados los objetos, descomponiendo la luz en sus diferentes longitudes de onda o colores a la mayor resolución posible, con lo que es posible obtener información respecto a cómo está compuesto el objeto.

Cuando la luz de una estrella es recibida en el espectrógrafo, la luz se descompone y de acuerdo con los colores que emite se puede asociar con los materiales de los que está compuesta, además de definir otras características como su velocidad y temperatura.

El espectropolarímetro construido por los especialistas del Instituto de Astronomía combina ambas técnicas con la finalidad de contar con más información para deducir la mayor cantidad de propiedades del objeto y describirlos con más precisión y detalle.

Innovación en el OAN

El espectropolarímetro de fibras ópticas es el primer instrumento del OAN que implica la conjugación de la espectroscopía y la polarimetría pero, además, por primera vez desliga el espectrógrafo comúnmente acoplado al telescopio.

Especialistas del Instituto de Astronomía que participaron en el diseño del espectropolarímetro.

Julio Ramírez Vélez, investigador del Instituto de Astronomía de la UNAM, apuntó que el OAN tiene reglamentado el uso de instrumentos y el espectropolarímetro es un instrumento no invasivo, puesto que el espectrógrafo fue desacoplado y se instaló un módulo de polarización que se conecta al telescopio a través de fibra óptica.

Una de las ventajas de este diseño es que evita las flexiones que regularmente presenta el espectrógrafo cuando está acoplado directamente al telescopio, lo que da mayor certeza y precisión a los datos que se obtengan.

“El espectrógrafo tiene cargas por su propio peso, las cuales inducen flexiones que, aunque mínimas, pueden hacer que las líneas espectrales (colores) varíen un poco; idealmente lo que quisiéramos es que fueran lo más precisas y que nunca se movieran”, señaló el investigador.

Juan Manuel Núñez Alfonso, secretario técnico del OAN, resaltó que desde el punto de vista tecnológico, el instrumento también resulta una innovación para el observatorio, ya que la fibra óptica utilizada está especialmente fabricada para garantizar que toda la luz que entre al telescopio sea transmitida al espectrógrafo sin ser alterada.

“Para el OAN tiene otro plus trabajar con este nuevo reto de condiciones específicas que llegan a utilizar este tipo de componentes, fue un buen reto, es un buen instrumento para el OAN y es el primero en su tipo que va a operar sin estar acoplado directamente todo el instrumento al telescopio”, refirió.

Fibra óptica especializada

Los cables de fibra óptica utilizados para conectar el espectropolarímetro al telescopio de 2.1 metros tienen un diámetro de 200 micras, medida seleccionada de acuerdo con el ángulo del cono de luz que recibe el telescopio y la imagen que genera.

Joel Castro Chacón mencionó que la fibra óptica tiene dos características poco comunes. La primera es que no afecta los colores de la luz que viajan en ella, a diferencia de la fibra óptica que está diseñada para trabajar con un color y pierde los demás.

La otra particularidad es que mantiene el mismo cono de luz de entrada y de salida, con la misma característica espectrográfica.

“Mantiene todas las longitudes de onda que nos llegan, todos los colores que nos llegan de la estrella, porque después en el espectrógrafo se tienen que descomponer para observarlas”, precisó.

Campos magnéticos y más

Aunque el espectropolarímetro fue concebido para el estudio de campos magnéticos, la combinación de las dos técnicas en un solo instrumento abrirá la posibilidad de obtener más datos de los objetos observados desde el OAN.

Laurence Sabin, investigadora del Instituto de Astronomía dedicada a la observación de campos magnéticos de estrellas evolucionadas, comunicó que la intención es ir obteniendo mayor resolución espectrográfica para la detección de campos magnéticos y poder desarrollar estudios más profundos y detallados.

“En cualquier estado de la evolución estelar puedes buscar esos campos, hay grupos o clases de objetos donde sí va a ser más complicado que en otros, por la naturaleza misma de la estrella, pero la utilización del espectropolarímetro le podría interesar a muchos especialistas y no solamente científicos sino también técnicos que busquen mejorar el instrumento y adaptarse a lo que están haciendo los científicos”, destacó.

Por su parte, Julio Ramírez indicó que el instrumento no solamente será útil en el estudio de campos magnéticos en estrellas, sino también para la descripción de otras propiedades de distintos tipos de objetos astronómicos.

“Hay un tipo de galaxias llamadas Seyfert que tienen un núcleo que llamamos activo, en los cuales el empleo de la espectropolarimetría se ha mostrado útil para develar la geometría de estos objetos”, ejemplificó.

Es por ello que la utilización del espectropolarímetro se abrirá a la comunidad científica internacional, ya sea para el estudio del magnetismo estelar o conocer geometrías sobre núcleos activos de galaxias.

“Hay muchas áreas de interés porque el espectropolarímetro da una información extra que antes no tenías porque no tenías la polarización, tenías solo el espectro, entonces ponerle este nuevo ingrediente ayuda en muchos campos”, concluyó el investigador.