Solens aktivitet, kjent som ”romvær”, har en betydelig innvirkning på Jorden og de andre planetene i solsystemet. Periodiske utbrudd, også kjent som solfakkel, frigjør betydelige mengder elektromagnetisk stråling, som kan forstyrre alt fra satellitter og flyreiser til elektriske nett. Av denne grunn prøver astrofysikere å få et bedre blikk på sola slik at de kan forutsi værmønstrene.
Dette er formålet bak NSFs 4 meter Daniel K. Inouye solteleskop (DKIST) - tidligere kjent som Advanced Technology Solar Telescope - som ligger ved Haleakala-observatoriet på øya Maui, Hawaii. Nylig ga dette anlegget ut sine første bilder av solens overflate, som avslører et enestående detaljnivå og gir en forhåndsvisning av hva dette teleskopet vil avsløre de kommende årene.
Disse bildene gir et nærbilde av solens overflate som viser turbulent plasma anordnet i et mønster av cellelignende strukturer. Disse cellene er en indikasjon på voldelige bevegelser som transporterer varm solplasma fra solens indre til overflaten. Denne prosessen, kjent som konveksjon, ser at dette lyse plasmaet stiger til overflaten i celler, hvor det deretter avkjøles og synker under overflaten i mørke baner.
Ved å skaffe denne typen presise og klare bilder av sola, håper astronomer å kunne forbedre sin forståelse av denne prosessen slik at de kan forutsi plutselige endringer i romværet. Som Frankrike Córdova, NSF-direktøren, forklarte:
”Siden NSF begynte arbeidet med dette bakkebaserte teleskopet, har vi spent ventet på de første bildene. Vi kan nå dele disse bildene og videoene, som er den mest detaljerte av solen vår til dags dato. NSFs Inouye-solteleskop vil kunne kartlegge magnetfeltene i solens korona, der det oppstår solutbrudd som kan påvirke livet på jorden. Dette teleskopet vil forbedre vår forståelse av hva som driver romvær og til slutt hjelpe prognosemakere bedre å forutsi solstormer. "
For å si det klart, solen er en G-type (gul dverg) hovedsekvensstjerne som har eksistert i omtrent 4,6 milliarder år. Dette legger den omtrent halvveis i livssyklusen, som vil vare i ytterligere 5 milliarder år. Prosessen med selvopprettholdt kjernefysisk fusjon som styrker solen (og gir alt vårt lys, varme og energi) bruker omtrent 5 millioner tonn brensel hvert sekund.
All energi skapt av denne prosessen stråler ut i verdensrommet i alle retninger og når helt til kanten av solsystemet. Siden 1950-tallet har forskere forstått at Jorden bor i solens atmosfære, og at endringer i været har en betydelig innvirkning på Jorden. Selv nå, tiår senere, handler det mye om solens mest vitale prosesser som fortsatt er ukjente.
Matt Mountain er president i Association of Universities for Research in Astronomy, som administrerer Inouye-solteleskopet. Da han forklarte målet med solastronomi:
"På jorden kan vi forutsi om det kommer til å regne ganske mye hvor som helst i verden veldig nøyaktig, og romværet er bare ikke der ennå. Våre spådommer henger bak bakkevær med 50 år, om ikke mer. Det vi trenger er å forstå den underliggende fysikken bak romværet, og dette starter ved solen, som er det Inouye solteleskopet vil studere de neste tiårene. ”
Astronomer har bestemt at bevegelsen til solens plasma er relatert til solstormer på grunn av måten de får solens magnetfeltlinjer til å bli vridd og sammenfiltret. Å måle og karakterisere Solens magnetfelt er avgjørende for å bestemme årsakene til potensielt skadelig solaktivitet - noe Inouye solteleskop er unikt kvalifisert for.
I følge Thomas Rimmele, direktør for Inouye solteleskop, kommer det hele ned på solens magnetfelt. “For å avdekke solens største mysterier, må vi ikke bare være i stand til å se disse bittesmå strukturene fra 93 millioner miles unna, men veldig presist måle deres magnetiske feltstyrke og retning nær overflaten og spore feltet når det strekker seg ut i millionen. -degree corona, solens ytre atmosfære. ”
En av de største fordelene med å få en bedre forståelse av solcelledynamikk er muligheten til å forutsi store værhendelser. For tiden er myndigheter og romfartsorganer i stand til å forutse hendelser omtrent 48 minutter før tiden. Men takket være forskningen som ble utført av Inouye Solar Telescope og andre solobservatorier, regner astronomer med å få dette opp til 48 timer.
Dette vil gi oss mer tid til å sikre at disse hendelsene ikke slår ut strømnett, kritisk infrastruktur, satellitter og romstasjoner. Naturligvis er virksomheten med å overvåke solen ingen enkel oppgave og kommer med sin rettferdige andel av farer. Av denne grunn utnytter Inouye solteleskop mange nyere utviklinger når det gjelder konstruksjon, prosjektering og astronomi.
Dette inkluderer det 4 m (13 fot) speilet (det største av et solteleskop), adaptiv optikk for å kompensere for forvrengningen forårsaket av jordens atmosfære, og de uberørte visningsforholdene på toppen av Haleakala over 3000 m (10.000 fot). Teleskopet er også avhengig av flere sikringstiltak for å sikre at det ikke blir overopphetet ved å fokusere 13 kilowatt solenergi fra solen.
Dette gjøres via en høyteknologisk, flytende-avkjølt metall-torus ("heat-stop") som holder mesteparten av sollyset vekk fra hovedspeilet og kjøleplater som dekker kuppelen og holder temperaturene stabile rundt teleskopet. Observatoriets indre holdes også kjølig ved å bruke 11,25 km (7 mi) kjølevæskerør, som delvis er avkjølt av is som samler seg om natten, og innvendige skodder som gir luftsirkulasjon og skygge.
"Med den største åpningen av et solteleskop, dets unike design og moderne teknologi, vil Inouye solteleskop - for første gang - kunne utføre de mest utfordrende solmålingene," sa Rimmele . ”Etter mer enn 20 års arbeid fra et stort team som er dedikert til å designe og bygge et fremste observatorium for solforskning, er vi nær målstreken. Jeg er ekstremt spent på å bli posisjonert til å observere de første solflekkene i den nye solsyklusen som akkurat nå ryker opp med dette fantastiske teleskopet.
David Boboltz, programleder i NSFs avdeling for astronomiske vitenskaper, er også ansvarlig for å føre tilsyn med anleggets bygging og drift. Som han antydet, er disse bildene bare toppen av isfjellet for Inouye solteleskop:
I løpet av det neste halvåret vil Inouye-teleskopets team av forskere, ingeniører og teknikere fortsette å teste og ta i bruk teleskopet for å gjøre det klart for bruk av det internasjonale solvitenskapelige samfunnet. Inouye-solteleskopet vil samle mer informasjon om solen vår i løpet av de første fem årene av sin levetid enn alle solopplysningene som er samlet siden Galileo først pekte et teleskop mot solen i 1612. ”
Inouye-solteleskopet er en del av en trio av instrumenter som er klare til å revolusjonere solastronomi de kommende årene. Den får selskap av NASAs Parker Solar Probe (som for tiden går i bane rundt sola) og ESA / NASA Solar Orbiter (som snart skal lanseres). Som Valentin Pillet oppsummerte (direktøren for NSFs National Solar Observatory), er det en spennende tid å være solfysiker:
“Inouye-solteleskopet vil gi fjernmåling av de ytre lagene i solen og de magnetiske prosessene som skjer i dem. Disse prosessene forplanter seg til solsystemet der oppdragene Parker Solar Probe og Solar Orbiter vil måle konsekvensene av dem. Til sammen utgjør de et genuint multimedie-selskap for å forstå hvordan stjerner og planetene deres er magnetisk forbundet. ”
