Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST), największy na świecie teleskop słoneczny, uchwycił swój pierwszy obraz słońce - jak dotąd obraz naszej gwiazdy w najwyższej rozdzielczości - w zeszłym miesiącu.
Obraz zaczyna się od tego, co naukowcy mają nadzieję, że będzie to prawie 50-letnie badanie najważniejszej gwiazdy na Ziemi. Nowe obrazy ukazują małe struktury magnetyczne z niesamowitą szczegółowością. Gdy konstrukcja 4-metrowego teleskopu zwija się na szczycie Haleakala na hawajskiej wyspie Maui, więcej instrumentów teleskopu zacznie się włączać, zwiększając jego zdolność do rzucania światła na aktywne słońce.
Unikalna rozdzielczość i czułość Inouye pozwoli mu po raz pierwszy zbadać pole magnetyczne Słońca, badając działania, które napędzają pogoda kosmiczna w sąsiedztwie Ziemi. Naładowane cząstki wydostające się ze Słońca mogą zakłócać mechaniczne satelity Ziemi, sieci energetyczne i infrastrukturę komunikacyjną. Nowy teleskop zagłębi się również w jedną z najbardziej sprzecznych z intuicją słonecznych tajemnic: dlaczego korona słonecznalub warstwa zewnętrzna jest cieplejsza niż jej widoczna powierzchnia.
„Są to zdjęcia i filmy o najwyższej rozdzielczości powierzchni słonecznej, jakie kiedykolwiek zostały zrobione”, powiedział dyrektor Inouye Thomas Rimmele podczas konferencji prasowej w piątek (24 stycznia). „Do tej pory widzieliśmy wierzchołek góry lodowej”.
„Szwajcarski scyzoryk”
Według Dave'a Boboltza, dyrektora programu National Science Foundation Astronomy Division, budowa rozpoczęła się od teleskopu słonecznego Inouye w 2012 roku. Od tego czasu teleskop pozostaje w budżecie i zgodnie z harmonogramem.
Teleskop przechwycił nowo wydany obraz, który jest jego pierwszym obrazem inżynieryjnym, 10 grudnia 2019 r., Ale obserwatorium nie jest jeszcze ukończone. W tym czasie działał tylko jeden instrument, Visible Broadband Imager (VBI). VBI wykonuje zdjęcia powierzchni słonecznej i niższej atmosfery w wyjątkowo wysokiej rozdzielczości.
Drugi instrument obserwatorium, Visible Spectrop-polarimeter (VISP), zaczął działać w czwartek (23 stycznia). Podobnie jak pryzmat, VISP rozdziela światło na kolory składowe, aby zapewnić precyzyjne pomiary jego charakterystyk wzdłuż wielu długości fali. Pozostałe instrumenty zostaną włączone wraz z kontynuacją budowy 13-piętrowego budynku, a pełne operacje planowane są na lipiec 2020 r.
„Jesteśmy teraz w ostatnim sprincie bardzo długiego maratonu” - powiedział Rimmele.
Pierwsze zarejestrowane obrazy świetlne to fałszywe kolorowe obrazy Słońca. Ponieważ budynek jest wciąż w budowie, obrazy zostały przetworzone, ale nie przeanalizowane pod kątem wyników naukowych. Jednak Rimmele powiedział, że struktury magnetyczne które wcześniej pojawiały się na zdjęciach słonecznych jako pojedyncze jasne punkty, są teraz widoczne jako kilka mniejszych struktur, dając wskazówkę dla możliwości nowego teleskopu słonecznego.
Kolejnym instrumentem, który zostanie dostarczony na szczyt, będzie kriogeniczny spektrometr polarny w bliskiej podczerwieni, który będzie badał atmosferę słoneczną przy długościach fal podczerwonych, aby sondować pola magnetyczne w koronie słonecznej w dużym polu widzenia. Niedługo potem pojawi się spektrometr-spektrometr polarny o ograniczonej podczerwieni z ograniczoną dyfrakcją, ostatecznie wykorzystujący światłowody do gromadzenia danych spektralnych w każdym punkcie dwuwymiarowego obrazu słonecznego, umożliwiając mu jednoczesny pomiar informacji przestrzennej i spektralnej. Końcowy instrument, Visible Tunable Filter, będzie przechwytywał obrazy Słońca o bardzo wysokiej rozdzielczości podczas wykonywania szybkich skanów światła, które mogą identyfikować atomy i cząsteczki.
Inouye ma działać przez 44 lata, co powinno obejmować dwa pełne 22 lata Słońca cykle słoneczne. Zestaw instrumentów prawdopodobnie zmieni się z czasem.
„Prawdziwą mocą teleskopu słonecznego Inouye jest jego elastyczność, możliwość rozbudowy” - powiedział Boboltz. „To jak mieć szwajcarski scyzoryk do badania słońca.”
Solver słoneczny
Słońce nieustannie wyrzuca materiał w przestrzeń we wszystkich kierunkach. Ten trwający wiatr słoneczny oddziałuje z polem magnetycznym Ziemi, powodując zorze polarne.
Inne wybuchy są bardziej dramatyczne. Czasami słońce wypluwa duże fragmenty plazmy i cząstek zwanych wyrzutami masy koronalnej (CME); jeśli dotrą one na Ziemię, mogą wpłynąć na satelity i sieci energetyczne, przy czym najsilniejsze powodują zaciemnienia. Jedna z najbardziej znanych współczesnych katastrof miała miejsce w 1989 r., Gdy w Quebec uderzyła burza geomagnetyczna, powodując 9-godzinną awarię na terytorium Kanady. Badania określiły koszt powszechnego zaciemnienia dziesiątki miliardów do tryliony dolarów, w zależności od okoliczności.
Takie skutki mogą stać się bardziej dotkliwe. „Nasza rosnąca zależność od technologii znacznie zwiększa naszą podatność na pogodę kosmiczną” - powiedział Boboltz.
Efekty mogą być małe, ale druzgocące. We wrześniu 2017 r., Gdy trio huraganów nadciągnęło na Karaiby, spowodowały rozbłyski słoneczne liczne awarie radiowe po nasłonecznionej stronie Ziemi. Wielokrotne awarie radiowe zatrzymały komunikację w niebezpiecznym czasie, czasem nawet na 8 godzin.
„Naturalnie występujące wydarzenie na Ziemi i naturalne wydarzenie na słońcu, w połączeniu, stanowią znacznie większe zagrożenie dla naszego społeczeństwa”, powiedział podczas konferencji prasowej dyrektor National Science Foundation Valentin Pillet.
Teleskop Inouye powinien pozwolić astronomom dowiedzieć się więcej o tym, co napędza pogodę kosmiczną. Takie zrozumienie może pomóc w przewidywaniu prędkości dla najbardziej ekstremalnych zdarzeń, umożliwiając szybszą reakcję w niebezpiecznych sytuacjach.
Inouye nie będzie działać samotnie, aby to osiągnąć. „Aby naprawdę zrozumieć sterowniki i wpływ pogody kosmicznej, musimy zastosować dwa uzupełniające się podejścia” - powiedział Pillet. Inouye zajmie się pierwszymi, dokonując dogłębnych obserwacji magnetycznej powierzchni Słońca.
Drugie podejście wymaga wysłania statku kosmicznego blisko Słońca.
NASA Sonda słoneczna Parker wystrzelona w 2018 r. i zbliża się do gwiazdy w odległości 4 milionów mil (6 milionów kilometrów). W lutym NASA i Europejska Agencja Kosmiczna uruchomią Solar Orbiter, misja poświęcona badaniu heliosfery Słońca, bańki naładowanych cząstek wystrzelonych w przestrzeń przez wiatr słoneczny.
Trio jest „bardzo komplementarne na różne sposoby”, powiedział Pillet. Podczas gdy Inouye zapewni szczegółowe spojrzenie na pole magnetyczne Słońca, misje kosmiczne umieszczą swoje obserwacje w kontekście aktywności Słońca i pogody słonecznej.
Razem „będą w czołówce odkryć przez następne pół wieku” - powiedział Pillet. „To naprawdę świetny czas, aby zostać astronomem słonecznym” - powiedział.
„Dom słońca”
Haleakala po hawajsku dla „Domu Słońca” wydaje się idealnym miejscem na teleskop słoneczny. Uśpiony wulkan, znany na całym świecie ze spektakularnych wschodów słońca, otrzymuje około 15 minut więcej światła dziennego niż część wyspy Maui na poziomie morza.
Zgodnie z hawajską tradycją wulkan wziął swoją nazwę od sztuczki granej na słońcu przez półboga Maui. Matka Maui narzekała, że słońce szybowało po niebie tak szybko, że jej ubrania nie mogły wyschnąć. Oszust wspiął się na szczyt góry i lassował słońce, odmawiając wypuszczenia go, dopóki słońce nie zgodziło się zwolnić. Aby zapewnić sobie uwolnienie, słońce zgodziło się podróżować wolniej sześć miesięcy w roku.
Duchowe znaczenie hawajskich szczytów spowodowało spustoszenie w innych teleskopach. Protesty o rosnącej astronomicznej obecności na Mauna Kea zatrzymana konstrukcja trzydziestometrowego teleskopu. Inouye nie uniknął opozycji. W 2015 i 2017 r. Setki protestujących zgromadziły się, aby zablokować podróż pojazdów budowlanych na szczyt.
Od tego czasu urzędnicy teleskopu spotykają się dwa razy w roku z grupą roboczą rdzennych Hawajczyków, których zamierzają przywieźć, aby zobaczyć gotowy teleskop. U podstawy góry zbudowano także nowe Centrum Wsparcia Naukowego, aby zapewnić wsparcie poza miejscem, a szczyt pozostaje otwarty dla rodzimych Hawajczyków, którzy chcą praktykować swoją religię na zboczach.
National Solar Observatory opracowało również zestaw lekcji dla nauczycieli szkół średnich, które podkreślają długą historię astronomii na Hawajach, która była prezentowane lokalnym nauczycielom w 2019 r.
„Udało nam się wygładzić wiele z tych sporów” - powiedział Boboltz.
- Milion gejzerów plazmy wytryskuje ze słońca, a naukowcy mogą w końcu wiedzieć, dlaczego
- NASA przygląda się misjom polegającym na śledzeniu zagrożeń kosmicznych za pomocą małych satelitów
- Zobacz, jak słońce odchyla się w dzikim nowym widoku satelitarnym
