Daniel K. Inouye solteleskop (DKIST), verdens største solteleskop, tok sitt første bilde av solen - det høyeste oppløsningsbildet av stjernen vår til dags dato - forrige måned.
Bildet begynner det forskerne håper vil være en nesten 50 år lang studie av jordas viktigste stjerne. De nye bildene avslører små magnetiske strukturer i utrolig detalj. Idet konstruksjonen på det 4 meter lange teleskopet avvikler på toppen av Haleakala på den hawaiiske øya Mauivil flere av teleskopets instrumenter begynne å komme på nettet, noe som øker dens evne til å belyse den aktive solen.
Inouyes unike oppløsning og følsomhet lar den undersøke solens magnetiske felt for aller første gang mens den studerer aktivitetene som driver romvær i jordens nabolag. Ladede partikler som skur fra solen kan forstyrre jordas mekaniske satellitter, kraftnett og kommunikasjonsinfrastruktur. Det nye teleskopet vil også fordype seg i et av de mest motintuitive solcellemysteriene: hvorfor solens korona, eller ytre lag, er varmere enn den synlige overflaten.
"Dette er bilder og filmer av høyeste oppløsning fra soloverflaten som noen gang er tatt," sa Inouye-direktør Thomas Rimmele under en nyhetskonferanse fredag (24. januar). "Til nå har vi bare sett toppen av isfjellet."
"A Swiss Army Knife"
Byggingen startet på Inouye-solteleskopet i 2012. Siden den gang har teleskopet holdt seg på budsjett og etter planen, ifølge Dave Boboltz, programdirektøren for National Science Foundation Astronomy Division.
Teleskopet fanget det nylig utgitte bildet, som er det første ingeniørbildet, 10. desember 2019, men observatoriet er ennå ikke komplett. Bare et enkelt instrument, Visible Broadband Imager (VBI), var i drift den gang. VBI tar ekstremt høyoppløselige bilder av soloverflaten og lavere atmosfære.
Observatoriets andre instrument, Visible Spectro-polarimeter (VISP), startet operasjonen torsdag (23. januar). Som et prisme deler VISP lys inn i komponentfargene for å gi presise målinger av dens egenskaper langs flere bølgelengder. De gjenværende instrumentene vil bli slått på når byggingen fortsetter på det 13 etasjers bygget, med full drift planlagt å starte i juli 2020.
"Vi er nå i den siste sprinten av et veldig langt maraton," sa Rimmele.
De første lysbildene som er tatt er et falskt fargebilde av solen. Fordi bygningen fremdeles er under bygging, ble bildene bare behandlet, men ikke analysert for vitenskapelige resultater. Imidlertid sa Rimmele at magnetiske strukturer som tidligere har vist seg i solbilder som enkeltlyspunkter, er nå synlige som flere mindre strukturer, noe som gir et hint om det nye solteleskopets evner.
Det neste instrumentet som skal leveres til toppen, er Cryogenic Near Infrared Spectra-Polarimeter, som vil studere solatmosfæren ved infrarøde bølgelengder, for å undersøke magnetiske felt i solens korona over et stort synsfelt. Like etter vil Diffraksjon Limited Near Infrared Spectrom-Polarimeter ankomme, etter hvert ved å bruke optiske fibre til å samle spektraldata på hvert punkt i et todimensjonalt solbilde, slik at det samtidig kan måle romlig og spektral informasjon. Det endelige instrumentet, det synlige Tunable-filteret, vil fange veldig høyoppløselige bilder av solen mens du utfører lyshastigheter med høy hastighet som kan identifisere atomer og molekyler.
Inouye er ment å operere i 44 år, som skal dekke to av solens hele 22-år solsykler. Instrumentets pakke vil sannsynligvis endre seg over tid.
"Den virkelige kraften i Inouye-solteleskopet er dens fleksibilitet, dens oppgraderbarhet," sa Boboltz. "Det er som å ha en sveitsisk hærkniv for å studere solen."
Solvarme
Solen kaster stadig materiale ut i verdensrommet i alle retninger. Denne pågående solvinden samhandler med jordas magnetfelt og forårsaker auroras.
Andre utbrudd er mer dramatiske. Noen ganger vil solen spytte ut store biter av plasma og partikler kjent som coronal mass ejections (CMEs); hvis disse når jorden, kan de påvirke satellitter og strømnett, med de kraftigste som forårsaker blackout. En av de mest kjente moderne katastrofene skjedde i 1989 da en geomagnetisk storm rammet Quebec, og utløste en ni timers blackout over det kanadiske territoriet. Studier har satt kostnadene for en utbredt blackout fra titalls milliarder til billioner avhengig av omstendighetene.
Slike effekter kan bli mer alvorlige. "Vårt voksende avhengighet av teknologi øker vår sårbarhet for romvær veldig," sa Boboltz.
Effektene kan være små, men ødeleggende. I september 2017, som en trio av orkaner som avanserte over Karibia, forårsaket solbrenn flere radioavbrudd på den solfylte siden av Jorden. Flere radioavbrudd stoppet kommunikasjonen i løpet av den farlige tiden, noen ganger så lenge som 8 timer.
"En naturlig forekommende hendelse på jorden og en naturlig hendelse på solen, når den kombineres, representerer en mye større trussel for samfunnet vårt," sa direktør for National Science Foundation, Valentin Pillet, under nyhetskonferansen.
Inouye-teleskopet skal tillate astronomer å lære mer om hva som driver romvær. Denne forståelsen kan bidra til å øke spådommene for de mest ekstreme hendelser, og gir en raskere respons under farlige situasjoner.
Inouye vil ikke handle alene for å oppnå dette. "For å virkelig forstå sjåførene og effekten av romværet, må vi bruke to komplementære tilnærminger," sa Pillet. Inouye vil håndtere de første og gjøre dyptgående observasjoner av solens magnetiske overflate.
Den andre tilnærmingen krever sending av romfartøy nær solen.
NASAs Parker Solar Probe lansert i 2018 og vil komme innen 6 millioner kilometer (6 millioner kilometer) på sin nærmeste tilnærming til stjernen. I februar lanserer NASA og European Space Agency Solar Orbiter, et oppdrag dedikert til å studere solens heliosfære, boblen med ladede partikler blåst ut i verdensrommet av solvinden.
Trioen er "veldig komplementære på forskjellige måter," sa Pillet. Mens Inouye vil gi et detaljert blikk på solens magnetiske felt, vil romoppdragene plassere observasjonene i sammenheng med solaktivitet og solvær.
Sammen "vil de være i fremste rekke av oppdagelsen det neste halve århundre," sa Pillet. "Det er virkelig et flott tidspunkt å være solastronom," sa han.
"Solens hus"
Haleakala, Hawaiian for "House of the Sun", virker som den ideelle rammen for et solteleskop. Den sovende vulkanen er verdenskjent for sine spektakulære soloppganger 15 minutter mer dagslys enn havoverflaten på øya Maui.
I følge Hawaii-tradisjonen tok vulkanen navn fra et triks som ble spilt på solen av demi-guden Maui. Mauis mor klaget over at solen spredte seg over himmelen så fort at kluten hennes ikke kunne tørke. Triksteren klatret til toppen av fjellet og lasso solen, og nektet å slippe den til solen gikk med på å bremse. For å sikre løslatelsen gikk solen med på å reise saktere for seks måneder av året.
Hawaii-toppens åndelige betydning har ødelagt for andre teleskoper. protester om den voksende astronomiske tilstedeværelsen på Mauna Kea har stanset konstruksjon av det tretti meter teleskopet. Inouye slapp ikke unna opposisjonen. I 2015 og 2017 samlet hundrevis av demonstranter seg for å hindre anleggskjøretøyer fra å reise til toppen av toppen.
Siden den gang har teleskopets tjenestemenn møttes to ganger i året med en arbeidsgruppe av innfødte Hawaiians, som de har tenkt å ta med for å se det ferdige teleskopet. Et nytt Science Support Center ble også bygget ved bunnen av fjellet for å gi støtte utenfor stedet, og toppen er fortsatt åpen for innfødte Hawaiians som ønsker å utøve sin religion i skråningene.
National Solar Observatory har også satt sammen et sett med leksjonsplaner for lærere på ungdomsskolen som fremhever Hawaiis lange astronomihistorie som var presentert for lokale lærere i 2019.
"Vi har vært i stand til å jevne over mye av den striden," sa Boboltz.
- En million geysirer med plasmatut fra solen, og forskere kan endelig vite hvorfor
- NASA ser på oppdrag for å spore romværstrusler med små satellitter
- Se solen vende ut i vill ny satellittutsikt
