Resumen (08 de marzo de 2006): El Centro de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona está desarrollando unos dispositivos que bloquea la luz estelar, permitiendo a los astrónomos estudiar los planetas de sistemas solares cercanos. El núcleo de esta tecnología es una 'máscara de vórtice óptico' que hace girar la luz como el aire en un tornado.





Basado en una publicación de la Universidad de Arizona, Tucson press

'Hay quien dice que yo estudio la oscuridad, y no la óptica', bromea Grover Swartzlander.

Pero es una clase de oscuridad que permitirá que los astrónomos vean la luz.

Swartzlander, profesor asociado en el Centro de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona, está desarrollando unos dispositivos que impiden el paso de la luz estelar deslumbradora, permitiendo a los astrónomos estudiar planetas de sistemas solares próximos.

aquí para ampliar. Créditos: Universidad de Arizona, Tucson" width="150"> Grover Swartzlander, profesor asociado en el Centro de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona, con un equipo de laboratorio que verifica una máscara de vórtice óptico. Haz clic aquí para ampliar. Créditos: Universidad de Arizona, Tucson

Los dispositivos también pueden resultar valiosos en microscopía óptica y ser usados para proteger del deslumbramiento a cámaras y sistemas de imágenes.

El núcleo de esta tecnología es una 'máscara de vórtice óptico' - un sutil, diminuto y transparente trocito de vidrio marcado por una serie de escalones como las de una escalera en espiral.

Cuando la luz incide en la máscara, pierde más velocidad en las capas gruesas que en las delgadas. Finalmente, la luz se divide y su fase cambia de modo que algunas ondas están en un desfase de 180 grados en relación con otras. La luz gira a través de la máscara como el viento en un tornado, y cuando llegan al 'ojo' del huracán, las ondas lumínicas que están 180 grados fuera de fase se anulan unas a otras, dejando un núcleo central totalmente oscuro.

Swartzlander dice que esto es como si la luz siguiese las ranuras de una rosca. El paso del 'tornillo' óptico (la distancia entre dos ranuras adyacentes) es crítica. 'Estamos creando algo especial en donde el paso debería corresponder a un cambio en la fase de una longitud de onda de luz', explicó. 'Lo que queremos es una máscara que, esencialmente, corte este plano u hoja de entrada de la luz y la rice en un continuo rayo helicoidal'.

'Lo que hemos hallado recientemente es impactante desde el punto de vista teórico', añadió. 'Matemáticamente, es algo hermoso'.

Los vórtices ópticos no son una novedad, observó Swartzlander. Pero no fue hasta mediados de los años noventa que los científicos fuimos capaces de estudiar su física subyacente, cuando los avances en hologramas generados informáticamente y en litografía de alta precisión hizo posible esta clase de investigación.

Swartzlander y sus alumnos titulados, Gregory Foo y David Palacios, acapararon la atención de los medios de comunicación recientemente cuando 'Optics Letters' publicó su artículo sobre cómo las máscaras de vórtice óptico podían utilizarse en potentes telescopios. Las máscaras podían ser usadas para bloquear la luz estelar y permitir que los astrónomos detectasen directamente luz de planetas unas 10 mil millones de veces más oscuros que la estrella en torno a la cual orbitan.

Intensidad calculada de coronógrafo de vórtice para una fuente de luz cromática simple. La distribución derivada analíticamente predice que habrá luz cero en el disco negro central. Crédito: Grover Swartzlander, Centro de Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona)

Esto pudo hacerse con un 'coronógrafo de vórtice óptico'. En un coronógrafo tradicional, un disco opaco es utilizado para bloquear la luz de una estrella. Pero los astrónomos en busca de planetas de luz débil próximos a estrellas brillantes no pueden usar el coronógrafo tradicional porque el brillo de la luz estelar se difracta alrededor del disco oscureciendo la luz reflejada por el planeta.

'Toda luz difractada de la estrella, por débil que sea, avasallará a la señal del planeta', explicó Swartzlander. 'Pero si la espiral de la máscara de vórtice coincide exactamente con el centro de la estrella, la máscara crea un agujero negro en donde la luz no se dispersa y permite ver cualquier planeta de los alrededores'.

El equipo de la Universidad de Arizona, del que también forma parte Eric Christensen del Laboratorio Planetario y Lunar de la misma universidad, probó un prototipo de coronógrafo de vórtice óptico en el telescopio Mount Lemmon de 60 pulgadas del Observatorio Steward hace dos años. No pudieron buscar planetas de fuera de nuestro sistema solar porque el telescopio de 60 pulgadas no estaba equipado con óptica adaptable de corrección de turbulencias atmosféricas.

En cambio, el equipo hizo tomas fotográficas de Saturno y de sus anillos para demostrar lo fácilmente que podía ser usada una máscara de este tipo con el sistema de cámara actual de telescopios.

Los coronógrafos de vórtice óptico podrían ser valiosos para futuros telescopios espaciales, como el Buscador de Planetas Terrestres de la NASA y la misión Darwin de la Agencia Espacial Europea, observó Swartzlander.

'Estamos solicitando subvenciones para hacer una máscara mejor que nos lleve a conseguir una óptica de más calidad, dijo Swartzlander. 'Actualmente podemos demostrar esto en el laboratorio con rayos de láser, pero necesitamos una máscara de mucha mejor calidad para aproximarnos más a las necesidades de un telescopio'.

El gran reto es desarrollar un modo de grabación de la máscara para obtener 'un vacío absoluto de luz' en su núcleo, concluyó.