Daniel K. Inouye solteleskop (DKIST), verdens største solteleskop, fangede sit første billede af solen - billedet med den højeste opløsning af vores stjerne til dato - sidste måned.
Billedet begynder, hvad forskerne håber, vil være en næsten 50-årig undersøgelse af Jordens vigtigste stjerne. De nye billeder afslører små magnetiske strukturer i utrolige detaljer. Idet konstruktionen på det 4 meter lange teleskop vinder ned på toppen af Haleakala på den hawaiianske ø Maui, vil flere af teleskopets instrumenter begynde at komme online, hvilket øger dens evne til at kaste lys over den aktive sol.
Inouyes unikke opløsning og følsomhed giver den mulighed for at undersøge solens magnetiske felt for allerførste gang, da den studerer de aktiviteter, der kører plads vejr i Jordens kvarter. Opladede partikler, der kaster sig fra solen, kan forstyrre Jordens mekaniske satellitter, strømnet og kommunikationsinfrastruktur. Det nye teleskop vil også dykke ned i et af de mest counterintuitive sol mysterier: hvorfor solens koronaeller det ydre lag er varmere end dets synlige overflade.
"Dette er billeder og film med højeste opløsning af soloverfladen nogensinde taget," sagde Inouye-direktør Thomas Rimmele under en nyhedskonference fredag (24. januar). "Indtil nu har vi lige set toppen af isbjerget."
"En schweizisk hærkniv"
Byggeriet startede på Inouye-solteleskopet i 2012. Siden da har teleskopet forblevet på budgettet og i henhold til tidsplanen, ifølge Dave Boboltz, programdirektøren for National Science Foundation Astronomy Division.
Teleskopet fangede det nyligt frigivne billede, som er dets første teknikbillede, den 10. december 2019, men observatoriet er endnu ikke afsluttet. Kun et enkelt instrument, den synlige bredbåndsimager (VBI), var i drift på det tidspunkt. VBI tager ekstremt højopløsningsbilleder af soloverfladen og den lavere atmosfære.
Observatoriets andet instrument, Visible Spectro-polarimeter (VISP), begyndte drift torsdag (23. januar). Ligesom et prisme opdeler VISP lys i sine komponentfarver for at give præcise målinger af dets egenskaber langs flere bølgelængder. De resterende instrumenter tændes, når konstruktionen fortsætter i den 13-etagers bygning, med fuld drift planlagt til at begynde i juli 2020.
”Vi er nu i den sidste sprint i et meget langt maraton,” sagde Rimmele.
De første lysbilleder, der er taget, er et falskt farvebillede af solen. Da bygningen stadig er under opførelse, blev billederne kun behandlet, men ikke analyseret for videnskabelige resultater. Rimmele sagde imidlertid, at magnetiske strukturer der tidligere optrådte i solbilleder som enkelt lyspunkter nu er synlige som flere mindre strukturer, hvilket giver et tip om det nye solteleskopets evner.
Det næste instrument, der vil blive leveret til topmødet, er Cryogenic Near Infrared Spectra-Polarimeter, som vil undersøge solatmosfæren ved infrarøde bølgelængder for at undersøge magnetiske felter i solens korona over et stort synsfelt. Kort efter kommer diffraktionen begrænset nær infrarødt spektrom-polarimeter, til sidst ved hjælp af optiske fibre til at indsamle spektraldata på hvert punkt i et todimensionelt solbillede, så det samtidig kan måle rumlig og spektral information. Det endelige instrument, det synlige tuningbare filter, vil fange meget høje opløsningsbilleder af solen, mens der udføres højhastighedsscanninger af lyset, der kan identificere atomer og molekyler.
Inouye er beregnet til at fungere i 44 år, hvilket skulle dække to af solens fulde 22-årige solcykler. Dets pakke med instrumenter vil sandsynligvis ændre sig over tid.
"Den reelle magt i Inouye-solteleskopet er dens fleksibilitet, dens opgraderbarhed," sagde Boboltz. "Det er som at have en schweizisk hærkniv til at studere solen."
Solopløseren
Solen kaster konstant materiale ud i rummet i alle retninger. Denne igangværende solvind interagerer med Jordens magnetfelt og forårsager aurorerne.
Andre udbrud er mere dramatiske. Lejlighedsvis vil solen spytte store bunker af plasma og partikler kendt som koronal masseudsprøjtning (CME'er); hvis disse når Jorden, kan de påvirke satellitter og strømnet, med de mest kraftfulde, der forårsager afbrydelser. En af de mest kendte moderne katastrofer opstod i 1989, da en geomagnetisk storm ramte Quebec, der udløste en ni timers mørklægning over det canadiske område. Undersøgelser har fastlagt omkostningerne ved en udbredt blackout fra snesevis af milliarder til billioner afhængigt af omstændighederne.
Sådanne virkninger kan blive mere alvorlige. "Vores voksende afhængighed af teknologi øger vores sårbarhed over for rumvejr meget," sagde Boboltz.
Virkningerne kan være små, men ødelæggende. I september 2017, som en trio af orkaner, der var fremskredt over Caribien, forårsagede solbrande flere radioafbrydelser på den sollys side af Jorden. Flere radioafbrydelser stoppede kommunikationen i den farlige tid, nogle gange så længe som 8 timer.
"En naturligt forekommende begivenhed på Jorden og en naturlig begivenhed i solen, når den kombineres, repræsenterer en meget større trussel mod vores samfund," sagde direktør for National Science Foundation, Valentin Pillet, på nyhedskonferencen.
Inouye-teleskopet skal give astronomer mulighed for at lære mere om, hvad der driver rumvejr. Denne forståelse kan hjælpe med at fremskynde forudsigelser for de mest ekstreme begivenheder, hvilket giver en hurtigere reaktion under farlige situationer.
Inouye vil ikke handle alene for at opnå dette. "For virkelig at forstå driverne og virkningen af rumvejr, er vi nødt til at bruge to komplementære tilgange," sagde Pillet. Inouye håndterer den første og foretager dybdegående observationer af solens magnetiske overflade.
Den anden tilgang kræver, at der sendes rumfartøjer tæt på solen.
NASAs Parker Solar Probe lanceret i 2018 og vil komme inden for 4 millioner miles (6 millioner kilometer) ved sin nærmeste tilgang til stjernen. I februar lancerer NASA og Det Europæiske Rumorganisation Solar Orbiter, en mission dedikeret til at studere solens heliosfære, boblen med ladede partikler sprængt ud i rummet af solvinden.
Trioen er "meget komplementære på forskellige måder," sagde Pillet. Mens Inouye vil give et detaljeret kig på solens magnetiske felt, placerer rummissionerne sine observationer i sammenhæng med solaktivitet og solvejr.
Sammen "vil de være på forkant med opdagelsen i det næste halve århundrede," sagde Pillet. ”Det er virkelig et godt tidspunkt at være solastronom,” sagde han.
"Solens hus"
Haleakala, Hawaiian for "House of the Sun", ligner den ideelle ramme for et solteleskop. Den verdensberømte for sine spektakulære solopgange modtager den sovende vulkan ca. 15 minutter mere dagslys end havoverfladen på øen Maui.
I henhold til hawaiisk tradition tog vulkanen sit navn fra et trick, der spilles på solen af demi-guden Maui. Mauis mor klagede over, at solen gik hen over himlen så hurtigt, at hendes klud ikke kunne tørre. Triksteren klatrede op til toppen af bjerget og lasso solen og nægtede at frigive den, indtil solen gik med til at bremse. For at sikre sin løsladelse gik solen med på at rejse langsommere for seks måneder af året.
Den åndelige betydning af Hawaiianske toppe har skabt ødelæggelse for andre teleskoper. protester om den voksende astronomiske tilstedeværelse på Mauna Kea har standset konstruktion af det tretti meter teleskop. Inouye undgik ikke modstand. I 2015 og 2017 var hundreder af demonstranter samlet for at forhindre konstruktionskøretøjer i at rejse til toppen af toppen.
Siden da har teleskopets embedsmænd mødtes to gange om året med en arbejdsgruppe af indfødte Hawaiians, som de har til hensigt at bringe for at se det færdige teleskop. Et nyt Science Support Center blev også bygget ved bunden af bjerget for at yde støtte fra stedet, og toppen forbliver åben for indfødte Hawaiians, der ønsker at praktisere deres religion på dens skråninger.
National Solar Observatory har også sammensat et sæt lektionsplaner for gymnasielærere, der fremhæver Hawaiis lange astronomihistorie, der var præsenteret for lokale lærere i 2019.
”Vi har været i stand til at udjævne en masse af den påstand,” sagde Boboltz.
- En million gejsere med plasmatud fra solen, og forskere ved muligvis endelig hvorfor
- NASA ser øje med missioner for at spore trusler om rumvejr med små satellitter
- Se solen vende ud i vild ny satellitudsigt
