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Para observar más lejos y con mayor detalle, los telescopios necesitan captar cada vez más luz. Una de las vías para conseguirlo es construir instrumentos de mayor tamaño, pero esta opción plantea enormes desafíos tecnológicos y económicos. Otra posibilidad es unir las capacidades de varios telescopios más pequeños y hacer que trabajen como uno solo. Para lograrlo, es necesario resolver un reto fundamental: recoger y combinar con precisión la luz que capta cada telescopio.
Un equipo internacional liderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) con la participación del Observatorio de Calar Alto ha dado un paso importante para afrontar este reto con una nueva aplicación de las llamadas linternas fotónicas, pequeños dispositivos de fibra óptica capaces de manipular y transportar la luz con gran eficiencia.
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“Las linternas fotónicas utilizadas hasta ahora transforman la luz que viaja por una fibra óptica en varias señales independientes”, explica Marina Centenera, contratada predoctoral FPI asociada a la acreditación Severo Ochoa del IAA-CISC y líder del trabajo. “Nuestro nuevo dispositivo funciona a la inversa: combina la luz procedente de siete fibras ópticas en una única salida, conservando las propiedades necesarias para aprovechar de forma eficiente la luz captada por los telescopios”.
Las pruebas realizadas en el laboratorio muestran que el nuevo dispositivo consigue combinar las señales procedentes de las siete fibras conservando más del 90 % de la luz. Este elevado nivel de eficiencia resulta especialmente relevante para aplicaciones astronómicas, donde cada cantidad de luz captada puede ser determinante para observar y estudiar objetos débiles con mayor precisión.
Los resultados, publicados en la revista Optics Letters, constituyen la primera demostración de una linterna fotónica diseñada específicamente para combinar varias entradas multimodo en una única salida también multimodo. “El nuevo diseño permite trabajar de forma eficiente con la luz recogida por los telescopios después de atravesar la atmósfera terrestre, abriendo una vía para combinar las señales de varios telescopios y aprovechar conjuntamente su capacidad de observación”, apunta Pedro J. Amado, investigador del IAA-CSIC que forma parte del trabajo.
DE SIETE PEQUEÑOS TELESCOPIOS A UNA SEÑAL ÚNICA
La nueva tecnología se ha desarrollado en el marco de Photonic E-MARCOT, un proyecto que investiga cómo combinar la luz de varios telescopios pequeños para que puedan trabajar conjuntamente. Su demostrador, MARCOT-Pathfinder, está instalado en el Observatorio de Calar Alto y cuenta con siete unidades telescópicas.
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“Para Calar Alto, este desarrollo representa un paso concreto hacia los observatorios del futuro, basados en arquitecturas modulares, escalables y apoyadas en nuevas tecnologías fotónicas. MARCOT-Pathfinder nos permite validar estas soluciones en condiciones astronómicas reales y avanzar hacia unos sistemas de mayor escala capaces de combinar de forma eficiente la luz de múltiples telescopios”, señala Jesús Aceituno, director del Observatorio de Calar Alto (CAHA).
Cada uno de los siete telescopios puede enviar la luz captada a través de una fibra óptica. La nueva linterna fotónica reúne esas siete entradas en una única salida, que posteriormente puede alimentar la instrumentación científica. Su diseño permite además trabajar con fibras multimodo, capaces de recoger la luz de las estrellas incluso cuando esta ha sido alterada por la turbulencia de la atmósfera.
“Poder combinar la luz de varios telescopios con pérdidas muy reducidas es uno de los pasos tecnológicos necesarios para demostrar que este concepto puede funcionar. Así, nuestro objetivo es explorar hasta qué punto la fotónica puede permitir que telescopios relativamente pequeños trabajen conjuntamente de forma eficiente”, explica Marina Centenera.
Las imágenes obtenidas mediante microscopía permiten observar directamente el resultado de este proceso. En el extremo de salida del dispositivo, las siete fibras que transportan la luz se combinan en una única región, cuya característica forma de flor refleja cómo las señales procedentes de las distintas entradas pasan a formar una única salida.
El trabajo se enmarca en las investigaciones desarrolladas conjuntamente por el IAA-CSIC y el Observatorio de Calar Alto en el ámbito de la astrofotónica, incluyendo el Laboratorio de Astrofotónica IAA-CAHA, creado para desarrollar, caracterizar e integrar nuevas tecnologías fotónicas aplicadas a instrumentación astronómica.
El desarrollo ha sido posible gracias a una colaboración internacional entre el IAA-CSIC, el Observatorio de Calar Alto, la University of Sydney y el Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP), que han aportado su experiencia en astrofotónica y tecnología de fibras ópticas. La fabricación de las linternas fotónicas se ha llevado a cabo en los Laboratorios de Instrumentación Astrofotónica de Sídney (SAIL), mientras que su diseño, caracterización y aplicación astronómica se han desarrollado en el marco de Photonic E-MARCOT y MARCOT-Pathfinder.
POSIBLES APLICACIONES MÁS ALLÁ DE LA ASTRONOMÍA
Aunque la tecnología ha sido desarrollada para aplicaciones astronómicas, su capacidad para combinar de forma eficiente la luz procedente de distintos canales podría encontrar aplicaciones en otros ámbitos de la fotónica, como las comunicaciones ópticas, la teledetección o los sensores ópticos.
El dispositivo ha sido objeto de una solicitud de patente por el IAA-CSIC y las instituciones colaboradoras, con vistas a explorar futuras aplicaciones y vías de transferencia tecnológica.
El siguiente paso será integrar la nueva linterna fotónica en MARCOT-Pathfinder para probar su funcionamiento con luz procedente de objetos astronómicos reales y avanzar en la validación del sistema.
“Estamos desarrollando y probando las piezas necesarias para saber si, en el futuro, la combinación de telescopios modulares y tecnologías fotónicas puede ofrecer una forma diferente y más escalable de construir los observatorios modulares del futuro”, concluye Pedro J. Amado (IAA-CSIC).
REFERENCIA
Centenera et al. (2026) ‘Demonstration of a multimode-to-multimode photonic lantern for astronomy’, 10.1364/OL.609358
CONTACTOS
- Observatorio de Calar Alto (CAHA) Jesús Aceituno-
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COMUNICACIÓN- OBSERVATORIO DE CALAR ALTO
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El Observatorio de Calar Alto es una de las infraestructuras que pertenecen al mapa de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS), aprobado por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI) el 11 de marzo de 2022.
