Modos de observación del telescopio espacial Hubble (HST)

El "modo de observación" es la forma tradicional de simplemente apuntar el telescopio y exponer el detector.

En el "modo de exploración espacial", mueve lentamente el telescopio, de modo que la imagen se difumina ligeramente en la dirección espacial.

La siguiente figura muestra el principio: A la izquierda se muestra cómo se toma una imagen regular; en el medio, se toma un espectro regular en modo de observación , y en el panel derecho, el detector se mueve durante la exposición, lo que da como resultado el modo de exploración espacial . Cuanto más lejos explore espacialmente, más brillante será el objeto que podrá observar antes de sobreexponer, pero la desventaja es que más objetos comenzarán a superponerse, arruinando los espectros.

^{Panel izquierdo : "Imágenes"; cada objeto observado aparece en el detector en su posición correspondiente en el cielo.
Panel central : "Modo de observación"; cuando se inserta un grisma (algo así como un prisma), la luz de cada objeto se distribuye según su longitud de onda, produciendo un espectro.
Panel derecho : "Modo de escaneo"; si el detector se mueve ligeramente durante la exposición, los espectros se dispersan perpendicularmente a la dirección de la longitud de onda, lo que resulta efectivo al usar una mayor cantidad de píxeles para recolectar los fotones. Sin embargo, si el detector se mueve demasiado, los espectros comienzan a mezclarse.}

Esta imagen, del manual WFC3 de HST, muestra la diferencia en una observación real: es bastante pequeña, pero particularmente para el "$0^\mathrm{th}$object" (a la izquierda) puede ver que en el modo de observación está sobreexpuesto, creando picos diagonales, que se reducen en el modo de exploración espacial:

En la imagen, los objetos están ubicados en dirección vertical, mientras que sus espectros están dispersos en dirección horizontal. Puede ver que en el modo de exploración espacial, los objetos son un poco más anchos verticalmente.

La ventaja del modo de escaneo es que puede exponer durante más tiempo sin que el detector se sature (lo que puede ser un problema para las estrellas brillantes). Cuando expone durante más tiempo, recoge más fotones y, por lo tanto, obtiene una mayor relación señal-ruido (S/N), lo que significa que su observación se vuelve más "precisa". La siguiente figura (de estas notas ) muestra la ventaja de una S/N alta:

^{Dos espectros del mismo objeto, con el derecho expuesto 9 veces más que el izquierdo, resultando en un$\sqrt{9}=3$veces mayor S/N. Determinar, por ejemplo, la longitud de onda central de esta línea espectral se vuelve mucho más preciso con una S/N más alta.}

Tenga en cuenta que ambos modos se refieren a la denominada espectroscopia sin ranura . Una forma de evitar que los espectros se superpongan es insertar una "rendija" que permita observar solo la luz de una parte estrecha (del orden de un segundo de arco) del cielo. De esa manera, solo obtendrá espectros de objetos que se encuentran exactamente a lo largo de la rendija, pero a cambio tendrá un espectro "más limpio".

Tenga en cuenta también que puede obtener el mismo efecto dividiendo su observación en múltiples exposiciones de modo de observación y luego súmelas. El modo de escaneo es una forma más práctica de no tener que hacer esto.