Zojuist zijn de eerste afbeeldingen vrijgegeven van de Daniel K. Inouye Solar Telescope van de National Science Foundation, die ongekende details van het oppervlak van de zon onthullen en een voorproefje geven van de producten van wereldklasse die van deze vooraanstaande 4-meter zonnetelescoop zullen komen. NSF's Inouye Solar Telescope zal een nieuw tijdperk van zonnewetenschap mogelijk maken en een sprong voorwaarts in het begrijpen van de zon en haar impact op onze planeet.

Activiteit op de zon, bekend als ruimteweer, systemen op aarde kunnen beïnvloeden. Magnetische uitbarstingen op de zon kunnen vliegreizen beïnvloeden, satellietcommunicatie verstoren en elektriciteitsnetten platleggen, waardoor langdurige black-outs en het uitschakelen van technologieën zoals GPS.

Deze eerste beelden van NSF's Inouye Solar Telescope tonen een close-up van het oppervlak van de zon, die voor wetenschappers belangrijke details kunnen opleveren. De afbeelding toont een patroon van turbulent "kokend" plasma dat de hele zon bedekt. De celachtige structuren - elk ongeveer zo groot als Texas - zijn het kenmerk van gewelddadige bewegingen die warmte van de binnenkant van de zon naar het oppervlak transporteren. Dat hete zonneplasma stijgt op in de heldere centra van "cellen, " koelt af en zakt dan onder het oppervlak in donkere banen in een proces dat bekend staat als convectie. (Zie video beschikbaar bij dit persbericht.)

"Sinds NSF begon te werken aan deze telescoop op de grond, we hebben reikhalzend uitgekeken naar de eerste beelden, " zei France Córdova, directeur NSF. "We kunnen deze afbeeldingen en video's nu delen, die tot nu toe de meest gedetailleerde van onze zon zijn. NSF's Inouye Solar Telescope zal in staat zijn om de magnetische velden in de corona van de zon in kaart te brengen, waar zonne-uitbarstingen plaatsvinden die het leven op aarde kunnen beïnvloeden. Deze telescoop zal ons begrip verbeteren van wat het ruimteweer aandrijft en uiteindelijk voorspellers helpen om zonnestormen beter te voorspellen."

Verhelderend wat we weten over onze dichtstbijzijnde ster

De zon is onze dichtstbijzijnde ster - een gigantische kernreactor die elke seconde ongeveer 5 miljoen ton waterstofbrandstof verbrandt. Het doet dit al ongeveer 5 miljard jaar en zal de andere 4,5 miljard jaar van zijn leven zo blijven. Al die energie straalt in alle richtingen de ruimte in, en de kleine fractie die de aarde raakt, maakt leven mogelijk. In de jaren vijftig, wetenschappers kwamen erachter dat een zonnewind van de zon naar de randen van het zonnestelsel waait. Ze hebben ook voor het eerst afgeleid dat we in de atmosfeer van deze ster leven. Maar veel van de meest vitale processen van de zon blijven wetenschappers in verwarring brengen.

"Op aarde, we kunnen heel nauwkeurig voorspellen of het overal ter wereld gaat regenen, en ruimteweer is er gewoon nog niet, " zei Matt Mountain, voorzitter van de Association of Universities for Research in Astronomy, die de Inouye Solar Telescope beheert. "Onze voorspellingen lopen 50 jaar achter op het aardse weer, zo niet meer. Wat we nodig hebben, is de onderliggende fysica achter ruimteweer te begrijpen, en dit begint bij de zon, dat is wat de Inouye Solar Telescope de komende decennia zal bestuderen."

Zonnemagnetische velden worden voortdurend verwrongen en verward door de bewegingen van het plasma van de zon. Verdraaide magnetische velden kunnen leiden tot zonnestormen die een negatieve invloed kunnen hebben op onze technologieafhankelijke moderne levensstijl. Tijdens orkaan Irma in 2017, de National Oceanic and Atmospheric Administration meldde dat een gelijktijdige ruimteweergebeurtenis de radiocommunicatie die door eerstehulpverleners werd gebruikt, heeft verbroken, luchtvaart- en zeevaartkanalen gedurende acht uur op de dag dat de orkaan aan land kwam.

Het nauwkeurig oplossen van deze kleine magnetische kenmerken staat centraal in wat de Inouye Solar Telescope uniek maakt. Het kan het magnetische veld van de zon in meer detail meten en karakteriseren dan ooit tevoren en de oorzaken van mogelijk schadelijke zonneactiviteit bepalen.

"Het draait allemaal om het magnetische veld, " zei Thomas Rimmele, directeur van de Inouye Solar Telescope. "Om de grootste mysteries van de zon te ontrafelen, we moeten niet alleen in staat zijn om deze kleine structuren duidelijk te zien vanaf 93 miljoen mijl afstand, maar zeer nauwkeurig hun magnetische veldsterkte en richting nabij het oppervlak te meten en het veld te volgen terwijl het zich uitstrekt tot in de miljoen graden corona, de buitenste atmosfeer van de zon."

Een beter begrip van de oorsprong van mogelijke rampen zal regeringen en nutsbedrijven in staat stellen zich beter voor te bereiden op onvermijdelijke toekomstige ruimteweergebeurtenissen. De verwachting is dat melding van mogelijke effecten eerder kan plaatsvinden - tot wel 48 uur van tevoren in plaats van de huidige norm, dat is ongeveer 48 minuten. Dit zou meer tijd geven om elektriciteitsnetten en kritieke infrastructuur te beveiligen en satellieten in de veilige modus te zetten.

de techniek

Om de voorgestelde wetenschap te bereiken, deze telescoop vereiste belangrijke nieuwe benaderingen van zijn constructie en techniek. Gebouwd door NSF's National Solar Observatory en beheerd door AURA, de Inouye-zonnetelescoop combineert een spiegel van 4 meter hoog - 's werelds grootste voor een zonnetelescoop - met ongeëvenaarde kijkomstandigheden op de 10, Haleakala-top van 2000 voet.

Het concentreren van 13 kilowatt aan zonne-energie genereert enorme hoeveelheden warmte - warmte die moet worden opgevangen of verwijderd. Een gespecialiseerd koelsysteem biedt cruciale hittebescherming voor de telescoop en zijn optiek. Meer dan elf kilometer aan leidingen verdelen koelvloeistof door het observatorium, gedeeltelijk gekoeld door ijs dat 's nachts ter plaatse is gemaakt.

De koepel die de telescoop omsluit, is bedekt met dunne koelplaten die de temperatuur rond de telescoop stabiliseren, geholpen door luiken in de koepel die voor schaduw en luchtcirculatie zorgen. De "heat-stop" (een hightech, vloeistofgekoelde metalen donut) blokkeert de meeste energie van het zonlicht van de hoofdspiegel, waardoor wetenschappers specifieke gebieden van de zon met ongeëvenaarde helderheid kunnen bestuderen.

De telescoop maakt ook gebruik van de modernste adaptieve optica om de vervaging te compenseren die wordt veroorzaakt door de atmosfeer van de aarde. Het ontwerp van de optiek ("off-axis" spiegelplaatsing) vermindert heldere, verstrooid licht voor een beter zicht en wordt aangevuld met een geavanceerd systeem om de telescoop nauwkeurig te focussen en vervormingen veroorzaakt door de atmosfeer van de aarde te elimineren. Dit systeem is de meest geavanceerde zonnetoepassing tot nu toe.

"Met de grootste opening van een zonnetelescoop, zijn unieke ontwerp, en ultramoderne instrumenten, de Inouye Solar Telescope zal voor het eerst in staat zijn om de meest uitdagende metingen van de zon uit te voeren, " Rimmele zei. "Na meer dan 20 jaar werk door een groot team dat zich toelegt op het ontwerpen en bouwen van een eersteklas zonne-onderzoeksobservatorium, we zijn dicht bij de finish. Ik ben buitengewoon opgewonden om de eerste zonnevlekken van de nieuwe zonnecyclus te observeren die nu net op gang komt met deze ongelooflijke telescoop."

Een nieuw tijdperk van zonneastronomie inluiden

NSF's nieuwe grondgebaseerde Inouye Solar Telescope zal werken met in de ruimte gebaseerde zonneobservatietools zoals NASA's Parker Solar Probe (momenteel in een baan rond de zon) en de European Space Agency/NASA Solar Orbiter (binnenkort gelanceerd). De drie zonneobservatie-initiatieven zullen de grenzen van zonneonderzoek verleggen en het vermogen van wetenschappers om ruimteweer te voorspellen verbeteren.

"Het is een opwindende tijd om zonnefysicus te zijn, " zei Valentin Pillet, directeur van NSF's National Solar Observatory. "De Inouye Solar Telescope zal remote sensing bieden van de buitenste lagen van de zon en de magnetische processen die daarin plaatsvinden. Deze processen planten zich voort in het zonnestelsel waar de Parker Solar Probe en Solar Orbiter-missies hun gevolgen zullen meten. Al met al, ze vormen een echte multi-boodschapper onderneming om te begrijpen hoe sterren en hun planeten magnetisch verbonden zijn."

"Dit beeld is nog maar het begin, " zei David Boboltz, programmadirecteur in de afdeling astronomische wetenschappen van NSF en die toezicht houdt op de bouw en operaties van de faciliteit. "In de komende zes maanden het team van wetenschappers van de Inouye-telescoop, ingenieurs en technici zullen doorgaan met het testen en in bedrijf stellen van de telescoop om hem klaar te maken voor gebruik door de internationale wetenschappelijke gemeenschap op zonne-energie. De Inouye-zonnetelescoop zal tijdens de eerste vijf jaar van zijn leven meer informatie over onze zon verzamelen dan alle zonnegegevens die zijn verzameld sinds Galileo in 1612 voor het eerst een telescoop op de zon richtte."

Op 15 dec. In 2013 werd de telescoop, voorheen bekend als de Advanced Technology Solar Telescope, omgedoopt tot de Daniel K. Inouye Solar Telescope ter ere van wijlen senator uit Hawaï. Senator Inouye was een onvermoeibare voorstander van wetenschap, technologie, techniek en wiskunde, vooral als het ging om het verrijken van de levens van de mensen op Hawaï. NSF's Inouye zonnetelescoop, gelegen op Haleakala op het eiland Maui, Hawaii, zal de komende 50 jaar een state-of-the-art wetenschappelijke en educatieve bron bieden voor Hawaiianen en de hele wereldgemeenschap.