Il Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST), il più grande telescopio solare del mondo, ha catturato la sua prima immagine di il Sole - l'immagine ad alta risoluzione della nostra stella fino ad oggi - il mese scorso.
L'immagine inizia quello che gli scienziati sperano sarà uno studio di quasi 50 anni sulla stella più importante della Terra. Le nuove immagini rivelano piccole strutture magnetiche con dettagli incredibili. Mentre la costruzione del telescopio di 4 metri si snoda sulla cima del Haleakala sull'isola hawaiana di Maui, più strumenti del telescopio inizieranno a essere online, aumentando la sua capacità di far luce sul sole attivo.
La risoluzione e la sensibilità uniche di Inouye gli permetteranno di sondare il campo magnetico del sole per la prima volta mentre studia le attività che guidano tempo spaziale nel quartiere della Terra. Le particelle cariche rilasciate dal sole possono interferire con i satelliti meccanici, le reti elettriche e l'infrastruttura di comunicazione della Terra. Il nuovo telescopio approfondirà anche uno dei misteri solari più controintuitivi: perché corona del sole, o strato esterno, è più caldo della sua superficie visibile.
"Queste sono le immagini e i filmati con la più alta risoluzione della superficie solare mai realizzati", ha detto il regista di Inouye Thomas Rimmele durante una conferenza stampa di venerdì (24 gennaio). "Fino ad ora, abbiamo appena visto la punta dell'iceberg."
"Un coltellino svizzero"
La costruzione è iniziata sul Inouye Solar Telescope nel 2012. Da allora, il telescopio è rimasto nel budget e nei tempi previsti, secondo Dave Boboltz, direttore del programma della Divisione Astronomia della National Science Foundation.
Il telescopio ha catturato l'immagine appena rilasciata, che è la sua prima immagine di ingegneria, il 10 dicembre 2019, ma l'osservatorio non è ancora completo. All'epoca era operativo un solo strumento, il Visible Broadband Imager (VBI). Il VBI scatta immagini ad altissima risoluzione della superficie solare e dell'atmosfera inferiore.
Il secondo strumento dell'osservatorio, lo Spettro-polarimetro visibile (VISP), è entrato in funzione giovedì (23 gennaio). Come un prisma, VISP divide la luce nei colori dei suoi componenti per fornire misurazioni precise delle sue caratteristiche su lunghezze d'onda multiple. Gli strumenti rimanenti verranno attivati man mano che la costruzione prosegue sull'edificio di 13 piani, con le operazioni complete previste per iniziare a luglio 2020.
"Siamo ora allo sprint finale di una lunghissima maratona", ha detto Rimmele.
Le prime immagini di luce catturate sono un'immagine a falsi colori del sole. Poiché l'edificio è ancora in costruzione, le immagini sono state elaborate ma non analizzate per risultati scientifici. Tuttavia, Rimmele ha detto che il strutture magnetiche che in precedenza apparivano nelle immagini solari come singoli punti luminosi sono ora visibili come diverse strutture più piccole, fornendo un suggerimento delle capacità del nuovo telescopio solare.
Il prossimo strumento che verrà consegnato alla cima sarà lo spettro-polarimetro criogenico vicino agli infrarossi, che studierà l'atmosfera solare alle lunghezze d'onda degli infrarossi, al fine di sondare i campi magnetici nella corona del sole su un ampio campo visivo. Poco dopo, arriverà il Diffraction Limited Near Infrared Spectrom-Polarimeter, che infine utilizzerà le fibre ottiche per raccogliere i dati spettrali in ogni punto di un'immagine solare bidimensionale, consentendole di misurare simultaneamente informazioni spaziali e spettrali. Lo strumento finale, il filtro sintonizzabile visibile, acquisirà immagini del sole ad altissima risoluzione eseguendo scansioni ad alta velocità della luce in grado di identificare atomi e molecole.
Inouye dovrebbe funzionare per 44 anni, il che dovrebbe coprire due dei 22 anni del sole cicli solari. La sua suite di strumenti probabilmente cambierà nel tempo.
"Il vero potere del telescopio solare Inouye è la sua flessibilità, la sua aggiornabilità", ha affermato Boboltz. "È come avere un coltellino svizzero per studiare il sole."
Solutore solare
Il sole getta costantemente materiale nello spazio in tutte le direzioni. Questo vento solare in corso interagisce con il campo magnetico terrestre, causando le aurore.
Altre esplosioni sono più drammatiche. Occasionalmente, il sole sputerà grossi pezzi di plasma e particelle conosciute come espulsioni di massa coronale (CME); se raggiungono la Terra, possono influenzare i satelliti e le reti elettriche, con i blackout che causano più potenti. Una delle catastrofi moderne più note si è verificata nel 1989 quando una tempesta geomagnetica ha colpito il Quebec, provocando un blackout di nove ore attraverso il territorio canadese. Gli studi hanno fissato il costo di un blackout diffuso da decine di miliardi per triliardi di dollari, a seconda delle circostanze.
Tali effetti potrebbero diventare più gravi. "La nostra crescente dipendenza dalla tecnologia aumenta notevolmente la nostra vulnerabilità alle condizioni meteorologiche spaziali", ha affermato Boboltz.
Gli effetti possono essere piccoli ma devastanti. Nel settembre 2017, mentre un trio di uragani avanzava attraverso i Caraibi, causarono bagliori solari blackout radio multipli sul lato soleggiato della Terra. Blackout radio multipli hanno interrotto le comunicazioni durante i periodi pericolosi, a volte fino a 8 ore.
"Un evento naturale sulla Terra e un evento naturale sul sole, se combinati, rappresentano una minaccia molto più grande per la nostra società", ha detto il direttore della National Science Foundation Valentin Pillet durante la conferenza stampa.
Il telescopio Inouye dovrebbe consentire agli astronomi di imparare di più su ciò che guida il tempo spaziale. Questa comprensione può aiutare ad accelerare le previsioni per gli eventi più estremi, consentendo una risposta più rapida durante situazioni pericolose.
Inouye non agirà da solo per raggiungere questo obiettivo. "Per capire veramente i driver e l'impatto del tempo spaziale, dobbiamo usare due approcci complementari", ha detto Pillet. Inouye gestirà il primo, effettuando osservazioni approfondite della superficie magnetica del sole.
Il secondo approccio richiede l'invio di veicoli spaziali vicino al sole.
NASA Sonda solare Parker lanciato nel 2018 e raggiungerà i 4 milioni di miglia (6 milioni di chilometri) nel suo approccio più vicino alla stella. A febbraio, la NASA e l'Agenzia spaziale europea lanceranno il Orbiter solare, una missione dedicata allo studio dell'eliosfera del sole, la bolla di particelle cariche soffiate nello spazio dal vento solare.
Il trio è "molto complementare in diversi modi", ha detto Pillet. Mentre Inouye fornirà uno sguardo dettagliato al campo magnetico del sole, le missioni spaziali porranno le sue osservazioni nel contesto dell'attività solare e del tempo solare.
Insieme, "saranno in prima linea nella scoperta per il prossimo mezzo secolo", ha detto Pillet. "È davvero un grande momento per essere un astronomo solare", ha detto.
"Casa del sole"
Haleakala, hawaiano per "House of the Sun", sembra la cornice ideale per un telescopio solare. Famoso in tutto il mondo per le sue spettacolari albe, il vulcano dormiente riceve circa 15 minuti di luce in più rispetto alla parte a livello del mare dell'isola di Maui.
Secondo la tradizione hawaiana, il vulcano prese il nome da un trucco giocato sul sole dal semidio Dio Maui. La madre di Maui si lamentava del fatto che il sole si propagasse così velocemente che il suo tessuto non poteva asciugarsi. Il truffatore si arrampicò sulla cima della montagna e lassò il sole, rifiutando di rilasciarlo fino a quando il sole accettò di rallentare. Per garantire la sua liberazione, il sole accettò di viaggiare più lentamente sei mesi dell'anno.
Il significato spirituale delle vette hawaiane ha provocato il caos di altri telescopi. proteste sulla crescente presenza astronomica su Mauna Kea costruzione interrotta del telescopio da trenta metri. Inouye non è sfuggito all'opposizione. Nel 2015 e nel 2017, centinaia di manifestanti si sono radunati per impedire ai veicoli da costruzione di raggiungere la vetta.
Da allora, i funzionari del telescopio si sono incontrati due volte l'anno con un gruppo di lavoro di nativi hawaiani, che intendono portare per vedere il telescopio finito. Un nuovo centro di supporto scientifico è stato anche costruito alla base della montagna per fornire supporto off-site, e il picco rimane aperto agli hawaiani nativi che desiderano praticare la loro religione sulle sue pendici.
Il National Solar Observatory ha anche messo insieme una serie di piani di lezioni per insegnanti di scuola media che mettono in evidenza la lunga storia di astronomia delle Hawaii presentato agli insegnanti locali nel 2019.
"Siamo stati in grado di appianare gran parte di quella contesa", ha detto Boboltz.
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