Niedawno oddany do użytku Daniel K. Inouye Solar Telescope wykonał najdokładniejsze jak dotąd zdjęcia powierzchni Słońca. Widać na nich z niespotykaną dotąd szczegółowością struktury na powierzchni naszej gwiazdy o średnicy zaledwie 30 kilometrów. Teleskop DKIST rozpoczyna nową erę obserwacji Słońca i jest dużym krok naprzód w zrozumieniu naszej gwiazdy i jej wpływu na Ziemię.
Wydaje się, że Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST, znany wcześniej jako Advanced Technology Solar Telescope, którego przebudowa zaczęła się w 2013 roku) odegra istotną rolę w lepszym zrozumieniu Słońca i pogody kosmicznej. Choć niedawno został ukończony, to już zachwyca swoimi możliwościami. Teleskop znajduje się Haleakala Observatory na Hawajach. To największy naziemny teleskop do obserwacji Słońca. Może obserwować naszą gwiazdę w zakresie od fal widzialnych do bliskiej podczerwieni i umożliwia obserwacje w wysokiej rozdzielczości.
Aktywność na Słońcu wpływa na nasze życie, a zwłaszcza na współczesne technologie. Rozbłyski słoneczne mogą zakłócać komunikację satelitarną, podróże lotnicze, technologie, takie jak GPS, obciążać sieci energetyczne, powodując długotrwałe przerwy w dostawie energii. Dlatego zrozumienie tego, co się dzieje na Słońcu, ma duże znaczenie.
Pierwsze zdjęcia DKIST pokazują powierzchni Słońca w najdrobniejszych szczegółach, co może dostarczyć ważnych informacji dla naukowców. Zdjęcie, na którym widać skomplikowany wzór, to plazma. Układa się ona w coś na kształt komórek, które krążą po całej powierzchni Słońca i odprowadzają ciepło ze środka. Jasne centra komórek wskazują, gdzie plazma się unosi, a ciemne kontury są tam, gdzie opada z powrotem w słońce. Każda komórka ma setki kilometrów średnicy i w przybliżeniu ma rozmiary Francji.
Obrazy wykonane przez DKIST mają ponad pięciokrotnie wyższą rozdzielczość niż dotychczas najdokładniejsze zdjęcia powierzchni Słońca. Widać na nich struktury na Słońcu o średnicy zaledwie 30 kilometrów. Poniższy film pokazuje 10 minut dynamicznych procesów skondensowanych do 15 sekund i obejmuje powierzchnię około 200 milionów kilometrów kwadratowych.
- Od czasu rozpoczęcia przez NSF (National Science Foundation – amerykańska agencja rządowa wspierająca badania, która sfinansowała powstanie DKIST – przyp. red.) prac nad tym naziemnym teleskopem, z niecierpliwością czekaliśmy na pierwsze zdjęcia - powiedziała France Córdova z NSF. - Możemy teraz udostępniać te zdjęcia i filmy, które są jak dotąd najbardziej szczegółowymi obrazami naszego Słońca. Teleskop DKIST będzie w stanie mapować pola magnetyczne i procesy w koronie słonecznej, gdzie dochodzi do erupcji, które mogą wpływać na życie na Ziemi. Poprawi on nasze rozumienie tego, co napędza pogodę kosmiczną, a ostatecznie pomoże prognostykom lepiej przewidywać burze magnetyczne – dodał.
Słońce jest naszą najbliższą gwiazdą - gigantycznym reaktorem jądrowym, który spala około 5 milionów ton paliwa wodorowego na sekundę. Robi to od około 5 miliardów lat i będzie to robić przez kolejne 4,5 miliarda lat. Cała ta energia promieniuje w kosmos we wszystkich kierunkach, a niewielka część, która uderza w Ziemię, umożliwiła powstanie życia. W latach pięćdziesiątych naukowcy odkryli, że wiatr słoneczny dociera ze Słońca aż na krawędzie Układu Słonecznego.Wywnioskowali wówczas, że de facto żyjemy w atmosferze naszej gwiazdy. Ale wiele z najważniejszych procesów słonecznych nadal wprawia naukowców w zakłopotanie. Bardzo mało wiemy o tym, co dzieje się na Słońcu.
- Na Ziemi możemy w miarę dokładnie przewidzieć, czy będzie padać deszcz czy śnieg, ale z pogodą kosmiczną tak dobrze sobie nie radzimy - powiedział Matt Mountain szef Association of Universities for Research in Astronomy, stowarzyszenia, które zarządza DKIST. - Nasze prognozy pozostają w tyle za pogodą ziemską o 50 lat, jeśli nie więcej. Potrzebujemy zrozumieć fizykę leżącą u podstaw pogody kosmicznej, a zaczyna się ona od Słońca, czyli tego, co będzie badał teleskop słoneczny w ciągu następnych dziesięcioleci – dodał.
Linie pola magnetycznego Słońca nieustannie ulegają skręceniu i splątaniu w wyniku ruchów plazmy. Ten dynamiczny proces może prowadzić do burz magnetycznych, które mogą negatywnie wpływać na nasz nowoczesny styl życia zależny od technologii. Zrozumienie właściwości magnetycznych Słońca ma niezwykle istotne znaczenie. Naukowcy mają nadzieję, że DKIST odegra tu kluczową rolę. Może on mierzyć i charakteryzować pole magnetyczne Słońca bardziej szczegółowo niż kiedykolwiek wcześniej i określać przyczyny potencjalnie szkodliwej aktywności Słońca.
- Chodzi o pole magnetyczne - powiedział Thomas Rimmele, dyrektor DKIST. - Aby odkryć największe tajemnice Słońca, musimy nie tylko wyraźnie widzieć te maleńkie struktury na Słońcu, ale również bardzo precyzyjnie mierzyć ich siłę pola magnetycznego i kierunek w pobliżu powierzchni oraz śledzić pole, które rozciąga się na poza koronę słoneczną – zaznaczył.
Lepsze zrozumienie przyczyn burz magnetycznych umożliwi rządom i przedsiębiorstwom użyteczności publicznej lepsze przygotowanie się na nieuniknione przyszłe zdarzenia wynikające z pogody kosmicznej. Oczekuje się, że wraz z rozwojem nauki o procesach zachodzących na Słońcu, powiadamianie o potencjalnych burzach może być znacznie wcześniej - nawet o 48 godzin. Obecny standard to około 48 minut. Dałoby to więcej czasu na zabezpieczenie sieci energetycznych i infrastruktury krytycznej oraz ustawienie satelitów w tryb awaryjny.
Nowy naziemny teleskop słoneczny będzie współpracował z kosmicznymi instrumentami do obserwacji Słońca, takimi jak sonda Parker Solar Probe (obecnie znajdująca się na orbicie wokół Słońca) czy uruchamianą przez NASA i ESA sondę Solar Orbiter (start zaplanowany na 7 lutego). Te wysiłki w zakresie obserwacji Słońca poszerzą granice badań nad energią słoneczną i poprawią zdolność naukowców do przewidywania pogody kosmicznej.
- To ekscytujący czas na bycie fizykiem słonecznym - powiedział Valentin Pillet. - Teleskop DKIST zapewni doskonałe obserwacje zewnętrznych warstw Słońca i zachodzących w nich procesów magnetycznych. Procesy te rozprzestrzeniają się w całym Układzie Słonecznym, a misje Parker Solar Probe i Solar Orbiter zmierzą ich konsekwencje – dodał.
Ale teleskop DKIST nie osiągną jeszcze pełni swoich możliwości. - Ten obraz to dopiero początek - powiedział David Boboltz, dyrektor programowy w dziale nauk astronomicznych NSF, który nadzoruje budowę obiektu. - W ciągu najbliższych sześciu miesięcy zespół naukowców, inżynierów i techników będzie kontynuował testowanie i uruchamianie teleskopu w celu przygotowania go do użytku przez międzynarodową społeczność naukową zajmującą się badaniami Słońca. Teleskop słoneczny zgromadzi więcej informacji o Słońcu podczas pierwszych 5 lat funkcjonowania niż wszystkie dane zebrane od czasu, gdy Galileusz po raz pierwszy skierował teleskop na Słońce w 1612 roku – dodał.
Źródło: National Science Foundation, fot. NSO/AURA/NSF
