Sunčeva aktivnost, poznata kao "svemirsko vrijeme", ima značajan utjecaj na Zemlju i ostale planete Sunčevog sustava. Periodične erupcije, poznate i kao solarni bljeskovi, oslobađaju znatne količine elektromagnetskog zračenja koje može ometati sve, od satelita i putovanja zrakom do električnih mreža. Iz tog razloga astrofizičari pokušavaju što bolje pogledati Sunce kako bi mogli predvidjeti njegove vremenske obrasce.
To je svrha iza NSF-ovog 4 metra (13 stopa) Daniela K. Inouye solarnog teleskopa (DKIST) - nekada poznatog kao solarni teleskop napredne tehnologije - koji se nalazi u opservatoriju Haleakala na otoku Maui, na Havajima. Nedavno je ovaj objekat objavio svoje prve slike Sunčeve površine, koje otkrivaju neviđenu razinu detalja i nude pregled onoga što će ovaj teleskop otkriti u narednim godinama.
Te slike pružaju izbliza pogled na Sunčevu površinu koja pokazuje turbulentnu plazmu raspoređenu po uzoru na ćelijske strukture. Ove ćelije su znak nasilnih pokreta koji prevoze vruću solarnu plazmu iz unutrašnjosti Sunca na površinu. U ovom procesu, poznatom kao konvekcija, vidi se kako se ova svijetla plazma uspinje na površinu u stanicama, gdje se potom hladi i tone ispod površine u tamnim trakama.
Dobivanjem ovih vrsta preciznih i jasnih slika Sunca astronomi se nadaju da će moći poboljšati svoje razumijevanje ovog procesa tako da mogu predvidjeti nagle promjene svemirskog vremena. Kako je objasnila direktorica NSF-a France Córdova:
„Otkad je NSF započeo rad na ovom zemaljskom teleskopu, s nestrpljenjem smo iščekivali prve slike. Sada možemo dijeliti ove slike i videozapise, koji su do sada najsitnjeniji od našeg sunca. Solarni teleskop INF-a Inouye moći će preslikati magnetska polja unutar sunčeve korone gdje se mogu pojaviti solarne erupcije koje mogu utjecati na život na Zemlji. Ovaj teleskop poboljšat će naše razumijevanje onoga što pokreće svemirske vremenske uvjete i na kraju će pomoći prognostičarima bolje predvidjeti solarne oluje. "
Jednostavno rečeno, Sunce je zvijezda glavnog tipa G (žuti patuljak) koja postoji oko 4,6 milijardi godina. To ga stavlja na pola puta u njegovom životnom ciklusu, koji će trajati još oko 5 milijardi godina. Proces samoodržavajuće nuklearne fuzije koja pokreće Sunce (i pruža svu našu svjetlost, toplinu i energiju) troši oko 5 milijuna tona vodikovog goriva svake sekunde.
Sva energija stvorena ovim procesom zrači u svemir u svim smjerovima i dopire do samog ruba Sunčevog sustava. Od pedesetih godina prošlog vijeka znanstvenici su shvatili da se Zemlja nalazi unutar Sunčeve atmosfere i da promjene vremenskih prilika imaju snažan utjecaj na Zemlju. Čak i sada, desetljećima kasnije, ima mnogo toga o najbitnijim procesima Sunca koji ostaju nepoznati.
Matt Mountain predsjednik je Asocijacije sveučilišta za istraživanje astronomije koja upravlja Inouye solarnim teleskopom. Kako je objasnio cilj solarne astronomije:
"Na Zemlji, možemo predvidjeti da li će prilično kiša bilo gdje u svijetu vrlo točno, a svemirsko vrijeme samo još nije. Naša predviđanja zaostaju za zemaljskim vremenom za 50 godina, ako ne i više. Ono što trebamo jest shvatiti osnovnu fiziku iza svemirskog vremena, a ovo počinje na suncu, što će Inouye solarni teleskop proučavati u narednim desetljećima. "
Astronomi su utvrdili da je gibanje Sunčeve plazme povezano sa solarnim olujama zbog načina na koji oni uzrokuju da se Sunčeve magnetske polja isprepleću i zapleteju. Mjerenje i karakterizacija Sunčevog magnetskog polja presudna je za utvrđivanje uzroka potencijalno štetne solarne aktivnosti - nešto za što je Inouye solarni teleskop jedinstveno kvalificiran.
Prema Thomasu Rimmeleu, direktoru solarnog teleskopa Inouye, sve se svodi na Sunčevo magnetsko polje. „Da bismo otkrili najveće misterije sunca, moramo ne samo biti u stanju da jasno vidimo ove sićušne građevine udaljene od 93 milijuna milja, već vrlo precizno izmjerimo njihovu snagu i smjer magnetskog polja u blizini površine i pratimo polje dok se prostire na milion - korona, vanjska sunčeva atmosfera. "
Jedna od najvećih prednosti koja dolazi od boljeg razumijevanja solarne dinamike je mogućnost predviđanja velikih vremenskih događaja. Trenutno su vlade i svemirske agencije u mogućnosti predvidjeti događaje oko 48 minuta prije vremena. Ali zahvaljujući istraživanju koje provode Inouye solarni teleskop i druge solarne opservatorije, astronomi očekuju da će to biti i do 48 sati.
Ovo bi nam dalo više vremena da osiguramo da ti događaji ne unište elektroenergetske mreže, kritičnu infrastrukturu, satelite i svemirske stanice. Naravno, posao praćenja Sunca nije lak zadatak i dolazi sa svojim poštenim udjelom opasnosti. Iz tog razloga, solarni teleskop Inouye koristi mnoštvo najnovijih dostignuća u području građevine, inženjerstva i astronomije.
To uključuje ogledalo od 4 metra (13 metara) (najveće od bilo kojeg solarnog teleskopa), prilagodljivu optiku za nadoknadu izobličenja uzrokovane zemljinom atmosferom i netaknute uvjete gledanja na vrhu Haleakale iznad 3000 m (10 000 ft). Teleskop se također oslanja na nekoliko zaštitnih mjera kako bi se osiguralo da se neće pregrijati usredotočenjem 13 kilovata solarne energije sa Sunca.
To se postiže visokotehnološkim metalnim torom hlađenim tekućinom („toplinsko zaustavljanje“) koji drži većinu sunčeve svjetlosti dalje od glavnog ogledala i ploča za hlađenje koje pokrivaju kupolu i održavaju stabilne temperature oko teleskopa. Unutrašnjost opservatorija održava se hladnom i pomoću 11,25 km (7 mi) cijevi za hlađenje, koje su djelomično rashlađene ledom koji se akumulira tijekom noći, i unutarnje kapke koje pružaju cirkulaciju zraka i hladovinu.
"S najvećim otvorom bilo kojeg solarnog teleskopa, njegovim jedinstvenim dizajnom i najmodernijom instrumentom, Inouye solarni teleskop - po prvi put - moći će izvoditi najizazovnija mjerenja sunca", rekao je Rimmele , "Nakon više od 20 godina rada velikog tima posvećenog dizajniranju i izgradnji vrhunskog solarnog istraživačkog observatorija, blizu smo cilja. Izuzetno sam uzbuđen što ću moći gledati prve sunčeve pjege novog solarnog ciklusa upravo sada pojačane ovim nevjerojatnim teleskopom. "
David Boboltz, programski direktor u Odjelu za astronomske znanosti NSF-a, također je odgovoran za nadgledanje izgradnje i rada objekta. Kao što je rekao, ove su slike samo vrh ledenog brijega Inouye solarnog teleskopa:
„Tijekom sljedećih šest mjeseci, tim znanstvenika, inženjera i tehničara Inouye teleskop nastavit će s ispitivanjem i puštanjem u rad teleskopa kako bi ga spremio za upotrebu međunarodna solarna znanstvena zajednica. Solarni teleskop Inouye prikupit će više podataka o našem suncu tijekom prvih 5 godina njegovog životnog vijeka od svih solarnih podataka prikupljenih od kada je Galileo prvi put usmjerio teleskop na sunce 1612. "
Solarni teleskop Inouye dio je trio instrumenata koji su spremni za revoluciju solarne astronomije u narednim godinama. Njima se pridružuju NASA-ina solarna sonda Parker (koja trenutno kruži oko Sunca) i solarni orbiter ESA / NASA (koji bi uskoro trebao biti lansiran). Kao što je Valentin Pillet sažeo (direktor Nacionalnog solarnog opservatorija NSF-a), uzbudljivo je vrijeme biti solarni fizičar:
„Inouye solarni teleskop omogućit će daljinsko opažanje vanjskih slojeva sunca i magnetskih procesa koji se u njima događaju. Ti se procesi šire u Sunčev sustav, gdje će misije Parker Solar i Solarni Orbiter mjeriti njihove posljedice. Sve u svemu, oni predstavljaju istinski podsticaj za razumijevanje kako su zvijezde i njihovi planeti magnetski povezani. "
