La visión y la adaptación a la oscuridad

En la observación visual de objetos de cielo profundo un factor fundamental es la visión nocturna. En este modesto  artículo se pretende desarrollar brevemente sobre el funcionamiento del sistema visual en condiciones de muy baja iluminación, lo que nos revelará ciertos detalles, efectos y técnicas que nos ayudarán en sacar el máximo provecho de nuestros ojos durante la sesión de observación astronómica.
Existen dos tipos de células sensibles a la luz en la retina: los conos y los bastones. Los conos se concentran en la fóvea, con su máxima densidad en un área denominada fovea centralis, la cual se encuentra en el centro del ojo, correspondiéndose a su eje óptico. Los conos poseen una gran resolución y pueden detectar el color. Su máxima sensibilidad se localiza a una longitud de onda alrededor de los 555 nm (luz amarilla). Esta es la llamada visión fotópica, la utilizada durante el día para ver las cosas con detalle y color, haciendo uso de la visión directa, la de mayor definición. Durante la observación astronómica también pueden llegar a utilizarse los conos en el caso de tratarse de objetos brillantes, como planetas o estrellas, cuya luz es suficientemente intensa como para poder detectarles color. En ocasiones también lo notaremos en objetos de cielo profundo, como nebulosas planetarias de alto brillo superficial.
Cada ojo posee entre 6 y 7 millones de conos, divididos entre tres diferentes tipos: conos-S, conos-M y conos-L, cada uno sensible a longitudes de onda cortas (S), mediadas (M) y largas (L). Los conos L y M poseen una abundancia relativa de de 100 a 1 con respecto a los conos S, lo que hace que la percepción visual de objetos intensamente azules (longitudes de onda más cortas, con un pico de sensibilidad en los 445 nm) sea menos distintiva que en objetos rojos (S) y verdes (M). Esto se debe a dos efectos: primero, los conos-S se localizan por fuera de la fóvea, donde los conos más estrechamente empaquetados ofrecen la mejor resolución; segundo, el índice de refracción de la luz azul es suficientemente diferente respecto al de la luz roja y verde como para que los objetos azules queden ligeramente fuera de foco cuando los verdes y rojos se enfocan correctamente. Puede comprobarse al mirar fuentes de luz muy azules, donde notaremos que no se llegan a definir con total claridad.
Para hacer nuestra percepción visual final de los tres colores comparables entre sí, los conos-S son mucho más sensibles a la luz que sus contrapartes L y M. A su vez se considera que existe un proceso de amplificación en el sistema de procesamiento visual del cerebro.
Llegada la oscuridad, cuando la luz disminuye, los bastones comienzan a funcionar. Esta es la llamada visión escotópica. Los bastones se localizan fuera del eje óptico, con su área de mayor sensibilidad ubicada a un ángulo de aproximadamente 20° alrededor de la fóvea, y un máximo de sensibilidad en los 507 nm (luz verde) Los bastones son los responsables de la visión nocturna, siendo también los detectores de movimiento más sensibles.
Aquí podemos notar que el máximo de sensibilidad entre los conos y los bastones es diferente, 555 nm para los primeros y 507 nm para los segundos. Esto tiene el efecto que durante la transición de la visión con los conos (fotópica) a la visión con los bastones (escótopica) el máximo de respuesta se mueve a longitudes de onda más cortas. Esto se denomina efecto Purkinje, y se traduce en que para fuentes débiles el ojo es más sensible al azul, mientras que para fuentes brillantes lo es más al rojo. Lo notaremos, por ejemplo, en las nebulosas planetarias al verlas con visión periférica, las cuales parecen más brillantes que observadas  con visión directa. Al contrario, una estrella roja brillante la veremos más brillante con visión directa que con visión periférica. Este efecto tiene una relevancia especial al estimar visualmente estrellas variables, por ello siempre es recomendable saber el color (usualmente el índice de color, B-V) de las estrellas de comparación y la variable a estimar, para así aplicar la técnica adecuada.
Las células de los bastones tienen la característica de necesitar cierto tiempo para alcanzar su máxima sensibilidad. Este proceso es el conocido como “adaptación a la oscuridad”. Por ello es necesario dejar que el ojo se adapte durante al menos 30 minutos sin exponerse a la luz antes de comenzar la observación. La pupila de entrada del ojo (diámetro del iris) se expande como máximo hasta unos 6 a 8 milímetros forma muy rápida, pero no es este el principal factor al momento de ver en la noche. Es, en cambio, la adaptación a la oscuridad debida a los cambios químicos en el ojo los que otorga la visión nocturna en mucha mayor medida que el diámetro de la pupila de entrada. La clave del proceso químico es la proteína rodopsina, un pigmento de la retina, compuesto de una parte proteica (opsina) y una parte no proteica derivada de la vitamina-A (11-cis-retinal). Al exponerse a la luz este pigmento se fotoblanquea, perdiéndose la adaptación a la oscuridad y teniendo que comenzar nuevamente el proceso para regenerarla. De allí la importancia de adaptarse y luego mantener esa adaptación durante toda la sesión de observación.
Para asegurarse un aprovechamiento pleno de un sitio de observación oscuro lo ideal es prepararse con antelación: no exponerse a luz diurna directa y utilizar lentes de Sol con protección UV durante los días previos a la sesión de observación. Para maximizar las posibilidades de detección de objetos débiles al momento de la observación, se recomienda cubrir cabeza y ocular con una tela oscura para prevenir la entrada de luz, y así también facilitar mantener los dos ojos abiertos (recomendado). En ocasiones, cuando el objeto es muy tenue, se puede mover ligeramente el telescopio para que los bastones, eficaces detectores de movimiento, puedan llegar a percibirlo. Finalmente, para hacer anotaciones o revisar una carta de búsqueda, utilizar siempre una tenue luz roja, preferentemente un LED rojo (por ser un rojo monocromático), ya que los bastones no son tan sensibles a estas longitudes de onda y por tanto no perjudica la adaptación a la oscuridad.
En sitios de observación urbanos la adaptación a la oscuridad nunca llega a ser óptima, tanto por la luz ambiental general como por el mismo fondo de cielo, el cual no es totalmente oscuro a causa de la contaminación lumínica e las ciudades. Pero aún así mantener los cuidados necesarios de la visión nocturna siempre será recomendable para incrementar las posibilidades de detección de objetos débiles.
Una buena adaptación a la oscuridad y el uso de las técnicas de observación adecuadas, junto con la siempre creciente experiencia ganada, nos permitirán aprovechar al máximo nuestros instrumentos de observación, y llegar a detectar objetos de cielo profundo muy débiles y difusos.En la observación visual de objetos de cielo profundo un factor fundamental es la visión nocturna. En este modesto  artículo se pretende desarrollar brevemente sobre el funcionamiento del sistema visual en condiciones de muy baja iluminación, lo que nos revelará ciertos detalles, efectos y técnicas que nos ayudarán en sacar el máximo provecho de nuestros ojos durante la sesión de observación astronómica.

Existen dos tipos de células sensibles a la luz en la retina: los conos y los bastones. Los conos se concentran en la fóvea, con su máxima densidad en un área denominada fovea centralis, la cual se encuentra en el centro del ojo, correspondiéndose a su eje óptico. Los conos poseen una gran resolución y pueden detectar el color. Su máxima sensibilidad se localiza a una longitud de onda alrededor de los 555 nm (luz amarilla). Esta es la llamada visión fotópica, la utilizada durante el día para ver las cosas con detalle y color, haciendo uso de la visión directa, la de mayor definición. Durante la observación astronómica también pueden llegar a utilizarse los conos en el caso de tratarse de objetos brillantes, como planetas o estrellas, cuya luz es suficientemente intensa como para poder detectarles color. En ocasiones también lo notaremos en objetos de cielo profundo, como nebulosas planetarias de alto brillo superficial.

Cada ojo posee entre 6 y 7 millones de conos, divididos entre tres diferentes tipos: conos-S, conos-M y conos-L, cada uno sensible a longitudes de onda cortas (S), mediadas (M) y largas (L). Los conos L y M poseen una abundancia relativa de de 100 a 1 con respecto a los conos S, lo que hace que la percepción visual de objetos intensamente azules (longitudes de onda más cortas, con un pico de sensibilidad en los 445 nm) sea menos distintiva que en objetos rojos (S) y verdes (M). Esto se debe a dos efectos: primero, los conos-S se localizan por fuera de la fóvea, donde los conos más estrechamente empaquetados ofrecen la mejor resolución; segundo, el índice de refracción de la luz azul es suficientemente diferente respecto al de la luz roja y verde como para que los objetos azules queden ligeramente fuera de foco cuando los verdes y rojos se enfocan correctamente. Puede comprobarse al mirar fuentes de luz muy azules, donde notaremos que no se llegan a definir con total claridad.

Para hacer nuestra percepción visual final de los tres colores comparables entre sí, los conos-S son mucho más sensibles a la luz que sus contrapartes L y M. A su vez se considera que existe un proceso de amplificación en el sistema de procesamiento visual del cerebro.

Llegada la oscuridad, cuando la luz disminuye, los bastones comienzan a funcionar. Esta es la llamada visión escotópica. Los bastones se localizan fuera del eje óptico, con su área de mayor sensibilidad ubicada a un ángulo de aproximadamente 20° alrededor de la fóvea, y un máximo de sensibilidad en los 507 nm (luz verde) Los bastones son los responsables de la visión nocturna, siendo también los detectores de movimiento más sensibles.

Aquí podemos notar que el máximo de sensibilidad entre los conos y los bastones es diferente, 555 nm para los primeros y 507 nm para los segundos. Esto tiene el efecto que durante la transición de la visión con los conos (fotópica) a la visión con los bastones (escótopica) el máximo de respuesta se mueve a longitudes de onda más cortas. Esto se denomina efecto Purkinje, y se traduce en que para fuentes débiles el ojo es más sensible al azul, mientras que para fuentes brillantes lo es más al rojo. Lo notaremos, por ejemplo, en las nebulosas planetarias al verlas con visión periférica, las cuales parecen más brillantes que observadas  con visión directa. Al contrario, una estrella roja brillante la veremos más brillante con visión directa que con visión periférica. Este efecto tiene una relevancia especial al estimar visualmente estrellas variables, por ello siempre es recomendable saber el color (usualmente el índice de color, B-V) de las estrellas de comparación y la variable a estimar, para así aplicar la técnica adecuada.

Las células de los bastones tienen la característica de necesitar cierto tiempo para alcanzar su máxima sensibilidad. Este proceso es el conocido como “adaptación a la oscuridad”. Por ello es necesario dejar que el ojo se adapte durante al menos 30 minutos sin exponerse a la luz antes de comenzar la observación. La pupila de entrada del ojo (diámetro del iris) se expande como máximo hasta unos 6 a 8 milímetros forma muy rápida, pero no es este el principal factor al momento de ver en la noche. Es, en cambio, la adaptación a la oscuridad debida a los cambios químicos en el ojo los que otorga la visión nocturna en mucha mayor medida que el diámetro de la pupila de entrada. La clave del proceso químico es la proteína rodopsina, un pigmento de la retina, compuesto de una parte proteica (opsina) y una parte no proteica derivada de la vitamina-A (11-cis-retinal). Al exponerse a la luz este pigmento se fotoblanquea, perdiéndose la adaptación a la oscuridad y teniendo que comenzar nuevamente el proceso para regenerarla. De allí la importancia de adaptarse y luego mantener esa adaptación durante toda la sesión de observación.

Para asegurarse un aprovechamiento pleno de un sitio de observación oscuro lo ideal es prepararse con antelación: no exponerse a luz diurna directa y utilizar lentes de Sol con protección UV durante los días previos a la sesión de observación. Para maximizar las posibilidades de detección de objetos débiles al momento de la observación, se recomienda cubrir cabeza y ocular con una tela oscura para prevenir la entrada de luz, y así también facilitar mantener los dos ojos abiertos (recomendado). En ocasiones, cuando el objeto es muy tenue, se puede mover ligeramente el telescopio para que los bastones, eficaces detectores de movimiento, puedan llegar a percibirlo. Finalmente, para hacer anotaciones o revisar una carta de búsqueda, utilizar siempre una tenue luz roja, preferentemente un LED rojo (por ser un rojo monocromático), ya que los bastones no son tan sensibles a estas longitudes de onda y por tanto no perjudica la adaptación a la oscuridad.

En sitios de observación urbanos la adaptación a la oscuridad nunca llega a ser óptima, tanto por la luz ambiental general como por el mismo fondo de cielo, el cual no es totalmente oscuro a causa de la contaminación lumínica de las ciudades. Pero aún así mantener los cuidados necesarios de la visión nocturna siempre será recomendable para incrementar las posibilidades de detección de objetos débiles.

Una buena adaptación a la oscuridad y el uso de las técnicas de observación adecuadas, junto con la siempre creciente experiencia ganada, nos permitirán aprovechar al máximo nuestros instrumentos de observación, y llegar a detectar objetos de cielo profundo muy débiles y difusos.