Een zonnetelescoop die beelden vastlegt van de hele schijf van de zon, monitoring van uitbarstingen die gelijktijdig plaatsvinden in verschillende magnetische velden in zowel de fotosfeer als de chromosfeer, wordt nu geïnstalleerd naast de Goode Solar Telescope (GST) bij NJIT's Big Bear Solar Observatory (BBSO) in Californië.

de telescoop, SOLIS (synoptische optische langetermijnonderzoeken van de zon), verzamelt beelden van drie afzonderlijke instrumenten gedurende jaren en zelfs decennia, in plaats van minuten of uren, waardoor wetenschappers een uitgebreid beeld krijgen van zonneactiviteit zoals uitbarstingen en coronale massa-injecties op de lange termijn. Het zal een aanvulling zijn op de GST, die afbeeldingen met een hoge resolutie verzamelt van individuele explosies met zo'n detail dat onderzoekers de mechanische bewerkingen beginnen te onthullen die ze veroorzaken.

"Met deze belangrijke toevoeging BBSO wordt een uitgebreide waarnemingssite die niet alleen zonnewaarnemingen met hoge resolutie biedt, maar ook globale gegevens van onze ster, " merkt Wenda Cao op, een NJIT-hoogleraar natuurkunde en directeur van BBSO. "Door de variaties in de zon gedurende meerdere decennia continu te volgen, we zullen de cyclus van zonneactiviteit beter begrijpen, plotselinge energieafgifte in de zonneatmosfeer, fluxen in zonnestraling, of helderheid, en hun relatie tot wereldwijde verandering op aarde."

Eerder deze maand, BBSO ontving een subsidie ​​van $ 2,3 miljoen van de National Science Foundation (NSF) die de voortdurende wetenschappelijke studie van de zon zal financieren met behulp van de 1,6-meter GST bij Big Bear, die momenteel de zonnetelescoop met de hoogste resolutie ter wereld is.

"GST zal een cruciale, leidende rol in het bevorderen van zonne-onderzoeken tot het einde van dit decennium en daarna. wij zullen verkrijgen, analyseer en interpreteer de zonnegegevens met de hoogste resolutie die ooit zijn genomen, terwijl we analytische tools ontwikkelen en toepassen om een ​​aantal kritische, toonaangevende problemen in zonneonderzoek, " zegt Cao, hoofdonderzoeker van de subsidie. "Deze NSF-subsidie ​​is buitengewoon belangrijk; het stelt ons in staat om telescoopoperaties te behouden, het huidige getalenteerde ingenieursteam en geavanceerd onderzoek bij BBSO en op de NJIT-campus. Samen met andere subsidies, het zal de essentiële ruggengraatfinanciering verschaffen om alle wetenschappelijke, instrumentatie en onderwijs in verband met de faciliteit."

"De toevoeging van SOLIS aan het Big Bear Solar Observatory komt de bredere ruimteweergemeenschap enorm ten goede, " voegt Andrew Gerrard toe, de directeur van NJIT's Center for Solar-Terrestrial Research, die BBSO exploiteert, de Owens Valley Solar Array in de buurt van Big Pine, Californië, het NASA Van Allen Probes RBSPICE-instrument, en geo- en ruimtevaartinstrumenten over de hele wereld. "De gegevens van dit cluster van instrumenten zullen zowel ruimteweersvoorspellingen als fundamentele zonnefysica ondersteunen, die belangrijke componenten vormen van het National Space Weather Action Plan 2015."

SOLIS, die is ontwikkeld door de National Solar Observatory (NSO), een academisch onderzoeksconsortium met steun van de NSF, verhuist naar Big Bear van zijn huidige locatie in Tucson, Aris., omdat de organisatie verhuist van haar faciliteiten in New Mexico en Arizona naar nieuwe locaties in Hawaii en Colorado. Big Bear werd beschouwd als een ideale locatie voor SOLIS, omdat het meer de atmosferische turbulentie op grondniveau onderdrukt die wordt veroorzaakt door thermiek, biedt uitzonderlijk "zien" gedurende lange perioden per dag op zijn meer dan 286 zonnige dagen per jaar.

SOLIS is een suite van drie innovatieve instrumenten die synoptische zonnewaarnemingen op de grond aanzienlijk verbeteren. De vectorspectromagnetograaf van 50 cm is een compacte, high-throughput vector-polarimeter met een actieve secundaire spiegel, een actief gecontroleerde roosterspectrograaf en twee hogesnelheidscamera's met hybride focal plane arrays van silicium-op-CMOS-multiplexer. Het meet binnen 15 minuten de magnetische veldsterkte en -richting over de volledige zonneschijf. De 14-cm full-disk patrouille maakt full-disk beelden van de zon in verschillende kleuren met een hoge cadans door op vloeibare kristallen afgestemde dubbelbrekende filters. De 8 mm geïntegreerde zonlichtspectrometer gebruikt een vezelgevoede spectrograaf om minieme veranderingen in het spectrum van de zon te meten alsof het een verre ster is. Een hoge mate van automatisering en bediening op afstand zorgt voor snelle gebruikerstoegang tot data en flexibele interactie met het dataverzamelingsproces.

"SOLIS zet een 45-jarig record van gegevens voort over het gedrag van het magnetische veld van de zon dat oorspronkelijk begon bij Kitt Peak, Arizona. Het is ook de langst consistente leverancier van gegevens over de richting van het magnetische veld in de fotosfeer, die teruggaat tot 2003. SOLIS biedt nu op unieke wijze waarnemingen van de sterkte en richting van het magnetische veld in de chromosfeer, een belangrijke laag van de zonneatmosfeer waar het magnetische veld abrupt van richting verandert van voornamelijk verticaal naar grotendeels horizontaal, " zegt Frank Hill, adjunct-directeur van de NSO.

Hij voegde toe, "Deze gegevens verbeteren onze modellen van het gedrag van de zonnecorona, vooral als er fakkels optreden. De gegevens zijn ook een belangrijke input voor modellen van de magnetische veldrichting binnen een coronale massa-ejectie (CME) wanneer deze de magnetosfeer van de aarde raakt; dit is een kritische indicator van de sterkte van de daaropvolgende geomagnetische storm die onze technologie nadelig kan beïnvloeden."

De variabiliteit van de zon, vooral de cyclus van activiteiten, wordt steeds belangrijker voor het leven op aarde, aangezien de samenleving in het dagelijks leven steeds afhankelijker wordt van technologie.

Telecommunicatie, GPS navigatie, satellieten, ruimtevluchten met astronauten aan boord, vliegtuigpassagiers en het elektriciteitsnet zijn allemaal kwetsbaar voor schade en verstoring veroorzaakt door zonneactiviteit. De zon is ook een aanjager van het klimaat op aarde, dus de variabiliteit moet worden waargenomen. Sommige aspecten van de veranderingen van de zon zijn voorspelbaar, zoals de 11-jarige zonnevlekkencyclus, maar de details zijn niet goed gemodelleerd.

Vorig jaar, Haimin Wang, onderscheiden hoogleraar natuurkunde aan het NJIT, en zijn collega's hebben enkele van de eerste gedetailleerde weergaven van de GST vrijgegeven van de mechanismen die zonnevlammen kunnen veroorzaken, kolossale ontladingen van magnetische energie in de corona van de zon die bekrachtigde deeltjes uitzenden die in staat zijn om binnen een uur de aardatmosfeer binnen te dringen en satellieten en elektronische communicatie op de grond te verstoren.

Eerder dit jaar, een team van natuurkundigen onder leiding van NJIT's Gregory Fleishman ontdekte een fenomeen dat zou kunnen beginnen met het ontwarren van wat zij "een van de grootste uitdagingen voor zonnemodellering" noemen - het bepalen van de fysieke mechanismen die de corona verwarmen, of bovenste atmosfeer, tot 1 miljoen graden Fahrenheit en hoger.

Onzichtbaar voor het menselijk oog, behalve wanneer het tijdens een zonsverduistering even verschijnt als een vurige halo van plasma, de corona blijft een raadsel, zelfs voor wetenschappers die het nauwkeurig bestuderen. begin 1, 300 mijl van het steroppervlak en miljoenen meer in elke richting, het is meer dan honderd keer heter dan lagere lagen veel dichter bij de fusiereactor in de kern van de zon.

Wang zei dat recente technische vooruitgang bij Big Bear baanbrekende nieuwe metingen van het magnetisme van de zon mogelijk zal maken.

"We hebben een manier ontwikkeld om GST-metingen van de magnetische velden van de zon te verwerken met behulp van geavanceerde software die ons spectrumprofielen geeft van het licht dat wordt uitgezonden door atomen die van de ene energietoestand naar de andere overgaan. Wanneer omgekeerd, deze profielen stellen ons in staat om de sterkte en richting van magnetische velden te verkrijgen, " merkt Wang op, toevoegen, "Zowel de BBSO als de SOLIS observeren de zonnechromosfeer door de spectrumlijnen gevormd door aangeslagen waterstofatomen, waarmee we zonne-activiteiten zoals filamenten, zonnevlekken, heldere gebieden van de zon en fakkels. Maar de twee instrumenten leggen beelden vast van zonnestructuren in verschillende golflengten."

Big Bear staat open voor wetenschappers over de hele wereld, terwijl een derde van de observatietijd is gereserveerd voor NJIT-onderzoekers en -studenten. Gegevens van SOLIS zullen voor iedereen op internet worden geplaatst. Cao zei dat hij verwacht dat de telescoop deze zomer het eerste licht zal krijgen.