Солнечный телескоп Daniel K Inouye (DKIST), крупнейший в мире солнечный телескоп, сделал первый снимок солнце - изображение нашей звезды с самым высоким разрешением на сегодняшний день - в прошлом месяце.
Начинается изображение, которое, как надеются ученые, станет почти 50-летним исследованием самой важной звезды Земли. Новые изображения показывают невероятные детали небольших магнитных структур. Как конструкция на 4-х метровом телескопе сворачивается на вершину Халеакала на Гавайском острове Мауивсе больше инструментов телескопа начнет подключаться к сети, увеличивая его способность проливать свет на активное солнце.
Уникальное разрешение и чувствительность Inouye позволят ему впервые исследовать магнитное поле солнца, изучая действия, которые вызывают космическая погода в окрестности Земли. Заряженные частицы, испускаемые солнцем, могут создавать помехи механическим спутникам Земли, электросетям и инфраструктуре связи. Новый телескоп также погрузится в одну из самых нелогичных солнечных загадок: почему солнечная коронаили наружный слой горячее своей видимой поверхности.
«Это изображения и фильмы с самой высокой разрешающей способностью солнечной поверхности, которые когда-либо были сделаны», - заявил директор Inouye Томас Риммел во время пресс-конференции в пятницу (24 января). «До сих пор мы только что видели верхушку айсберга».
"Швейцарский армейский нож"
Строительство солнечного телескопа Inouye началось в 2012 году. С тех пор телескоп остался в бюджете и в соответствии с графиком, по словам Дейва Бобольца, директора программы Астрономического отдела Национального научного фонда.
Телескоп запечатлел недавно выпущенное изображение, которое является его первым инженерным изображением, 10 декабря 2019 года, но обсерватория еще не завершена. В то время работал только один прибор, Visible Broadband Imager (VBI). VBI делает снимки солнечной поверхности и нижней атмосферы с чрезвычайно высоким разрешением.
Второй прибор обсерватории, Видимый спектрополяриметр (VISP), начал работу в четверг (23 января). Как и призма, VISP расщепляет свет на составляющие его цвета, чтобы обеспечить точные измерения его характеристик на нескольких длинах волн. Остальные инструменты будут включены, поскольку строительство 13-этажного здания будет продолжено, а полную эксплуатацию планируется начать в июле 2020 года.
«Сейчас мы находимся в финальном спринте очень длинного марафона, - сказал Риммеле.
Первые световые снимки являются ложным цветным изображением солнца. Поскольку здание все еще находится в стадии строительства, изображения были только обработаны, но не проанализированы для научных результатов. Тем не менее, Риммеле сказал, что магнитные структуры которые ранее появлялись на солнечных изображениях как отдельные яркие точки, теперь видны как несколько более мелких структур, что дает представление о возможностях нового солнечного телескопа.
Следующим инструментом, который будет доставлен на вершину, будет криогенный спектрометрический поляриметр ближнего инфракрасного диапазона, который будет изучать солнечную атмосферу на инфракрасных длинах волн, чтобы исследовать магнитные поля в короне Солнца в большом поле зрения. Вскоре прибудет дифракционный ограниченный ближний инфракрасный спектр-поляриметр, в конечном итоге использующий оптические волокна для сбора спектральных данных в каждой точке двухмерного солнечного изображения, что позволяет одновременно измерять пространственную и спектральную информацию. Последний инструмент, Visible Tunable Filter, будет захватывать изображения солнца с очень высоким разрешением при выполнении высокоскоростного сканирования света, который может идентифицировать атомы и молекулы.
Inouye предназначен для работы в течение 44 лет, что должно охватывать два полных 22-летних солнца солнечные циклы, Его набор инструментов, вероятно, со временем изменится.
«Настоящей силой солнечного телескопа Inouye является его гибкость, возможность модернизации», - сказал Бобольц. «Это как швейцарский армейский нож для изучения солнца».
Солнечный решатель
Солнце постоянно выбрасывает материал в космос во всех направлениях. Этот постоянный солнечный ветер взаимодействует с магнитным полем Земли, вызывая полярные сияния.
Другие вспышки более драматичны. Время от времени солнце будет выплевывать большие куски плазмы и частиц, известных как выбросы корональной массы (CME); если они достигают Земли, они могут воздействовать на спутники и энергосистемы, причем самые мощные вызывают отключение электроэнергии. Одна из самых известных современных катастроф произошла в 1989 году, когда геомагнитная буря обрушилась на Квебек, вызвав девятичасовое отключение электроэнергии на всей территории Канады. Исследования установили стоимость широко распространенного отключения электроэнергии от десятки миллиардов в триллионы долларов, в зависимости от обстоятельств.
Такие эффекты могут стать более серьезными. «Наша растущая зависимость от технологий значительно увеличивает нашу уязвимость к космической погоде», - сказал Бобольц.
Эффекты могут быть небольшими, но разрушительными. В сентябре 2017 года, когда трио ураганов перешло через Карибское море, солнечные вспышки вызвали несколько отключений радио на солнечной стороне Земли. Многократные отключения радиосвязи останавливали связь в опасное время, иногда до 8 часов.
«Естественное событие на Земле и естественное событие на Солнце в сочетании представляют гораздо большую угрозу для нашего общества», - заявил на пресс-конференции директор Национального научного фонда Валентин Пиллет.
Телескоп Inouye должен позволить астрономам больше узнать о том, что движет космической погодой. Это понимание может помочь ускорить предсказания для самых экстремальных событий, что позволит быстрее реагировать в опасных ситуациях.
Иноуй не будет действовать в одиночку, чтобы достичь этого. «Чтобы по-настоящему понять движущие силы и влияние космической погоды, нам нужно использовать два взаимодополняющих подхода», - сказал Пиллет. Первым будет заниматься Иноуй, делая глубокие наблюдения за магнитной поверхностью Солнца.
Второй подход требует отправки космического корабля близко к солнцу.
НАСА Паркер Солнечный Зонд запущен в 2018 году и преодолеет 4 миллиона миль (6 миллионов километров) при ближайшем приближении к звезде. В феврале НАСА и Европейское космическое агентство запустят Солнечный Орбитер- миссия, посвященная изучению солнечной гелиосферы, пузыря заряженных частиц, унесенных в космос солнечным ветром.
Трио "очень дополняют друг друга", сказала Пиллет. В то время как Иноуйе подробно рассмотрит магнитное поле Солнца, космические миссии разместят свои наблюдения в контексте солнечной активности и солнечной погоды.
Вместе они «будут в авангарде открытий на следующие полвека», - сказал Пиллет. «Это действительно прекрасное время, чтобы быть солнечным астрономом», - сказал он.
"Дом солнца"
Haleakala, Гавайский для «Дома Солнца», кажется идеальным местом для солнечного телескопа. Всемирно известный своими захватывающими восходами солнца, бездействующий вулкан получает около 15 минут больше дневного света чем часть уровня моря острова Мауи.
Согласно гавайской традиции, вулкан получил свое название от уловки, сыгранной на солнце полубогом Мауи. Мать Мауи жаловалась на то, что солнце пролетело по небу так быстро, что ее ткань не могла высохнуть. Трикстер поднялся на вершину горы и лассировал солнце, отказываясь отпускать его, пока солнце не согласилось замедлиться. Чтобы обеспечить его освобождение, солнце согласилось путешествовать медленнее шесть месяцев в году.
Духовное значение Гавайских пиков нанесло ущерб другим телескопам. Протесты о растущем астрономическом присутствии на Мауна-Кеа остановленная конструкция тридцатиметрового телескопа. Иноуй не избежал оппозиции. В 2015 и 2017 годах сотни протестующих собрались, чтобы заблокировать проезд строительной техники к вершине пика.
С тех пор официальные лица телескопа дважды в год встречались с рабочей группой коренных жителей Гавайских островов, которую они намерены привезти, чтобы увидеть готовый телескоп. Новый центр поддержки науки также был построен у подножия горы, чтобы обеспечить внешнюю поддержку, и вершина остается открытой для коренных жителей Гавайев, которые хотят исповедовать свою религию на своих склонах.
Национальная солнечная обсерватория также собрала ряд планов уроков для учителей средней школы, которые подчеркивают долгую историю астрономии на Гавайях, которая была представлены местным учителям в 2019 году.
«Мы смогли сгладить многие из этих разногласий», - сказал Бобольц.
- Миллион гейзеров плазмы изливается из солнца, и ученые, наконец, могут знать, почему
- НАСА наблюдает за миссиями по отслеживанию угроз космической погоды с помощью малых спутников
- Посмотрите, как солнце вспыхивает в диком новом виде со спутника
