Das Daniel K. Inouye Solarteleskop (DKIST), das weltweit größte Solarteleskop, hat sein erstes Bild von aufgenommen Die Sonne - das bisher höchstauflösende Bild unseres Sterns - letzten Monat.
Das Bild beginnt, wie Wissenschaftler hoffen, eine fast 50-jährige Studie des wichtigsten Sterns der Erde. Die neuen Bilder zeigen kleine magnetische Strukturen in unglaublichen Details. Als Bau auf dem 4-Meter-Teleskop windet sich auf dem Gipfel von Haleakala auf der hawaiianischen Insel Mauiwerden mehr Instrumente des Teleskops online gehen und seine Fähigkeit verbessern, Licht auf die aktive Sonne zu werfen.
Dank der einzigartigen Auflösung und Empfindlichkeit von Inouye kann das Magnetfeld der Sonne zum ersten Mal untersucht werden, während die treibenden Aktivitäten untersucht werden Weltraumwetter in der Nachbarschaft der Erde. Von der Sonne abgegebene geladene Teilchen können die mechanischen Satelliten, Stromnetze und die Kommunikationsinfrastruktur der Erde stören. Das neue Teleskop wird sich auch mit einem der kontraintuitivsten Sonnengeheimnisse befassen: Warum das? Sonnenkoronaoder äußere Schicht ist heißer als ihre sichtbare Oberfläche.
"Dies sind die Bilder und Filme mit der höchsten Auflösung der Sonnenoberfläche, die jemals aufgenommen wurden", sagte Inouye-Regisseur Thomas Rimmele während einer Pressekonferenz am Freitag (24. Januar). "Bis jetzt haben wir gerade die Spitze des Eisbergs gesehen."
"Ein Schweizer Taschenmesser"
Der Bau des Inouye-Solarteleskops begann im Jahr 2012. Seitdem liegt das Teleskop laut Dave Boboltz, Programmdirektor der Astronomieabteilung der National Science Foundation, im Budget und im Zeitplan.
Das Teleskop hat am 10. Dezember 2019 das neu veröffentlichte Bild aufgenommen, das sein erstes technisches Bild ist. Das Observatorium ist jedoch noch nicht vollständig. Zu diesem Zeitpunkt war nur ein einziges Instrument, der Visible Broadband Imager (VBI), in Betrieb. Der VBI nimmt extrem hochauflösende Bilder der Sonnenoberfläche und der unteren Atmosphäre auf.
Das zweite Instrument des Observatoriums, das Visible Spectro-Polarimeter (VISP), wurde am Donnerstag (23. Januar) in Betrieb genommen. Wie ein Prisma teilt VISP Licht in seine Komponentenfarben auf, um präzise Messungen seiner Eigenschaften entlang mehrerer Wellenlängen zu ermöglichen. Die verbleibenden Instrumente werden eingeschaltet, wenn der Bau des 13-stöckigen Gebäudes fortgesetzt wird. Der vollständige Betrieb soll im Juli 2020 beginnen.
"Wir sind jetzt im letzten Sprint eines sehr langen Marathons", sagte Rimmele.
Die ersten aufgenommenen Lichtbilder sind ein Falschfarbenbild der Sonne. Da sich das Gebäude noch im Bau befindet, wurden die Bilder nur verarbeitet, aber nicht auf wissenschaftliche Ergebnisse analysiert. Rimmele sagte jedoch, dass die magnetische Strukturen Was zuvor in Sonnenbildern als einzelne helle Punkte erschien, ist jetzt als mehrere kleinere Strukturen sichtbar, was einen Hinweis auf die Fähigkeiten des neuen Solarteleskops gibt.
Das nächste Instrument, das auf den Gipfel gebracht wird, ist das kryogene Nahinfrarot-Spektralpolarimeter, das die Sonnenatmosphäre bei Infrarotwellenlängen untersucht, um Magnetfelder in der Sonnenkorona über ein großes Sichtfeld zu untersuchen. Bald darauf wird das beugungsbegrenzte Nahinfrarot-Spektralpolarimeter eintreffen, das schließlich mithilfe von optischen Fasern an jedem Punkt eines zweidimensionalen Sonnenbilds Spektraldaten sammelt und so räumliche und spektrale Informationen gleichzeitig messen kann. Das letzte Instrument, der Visible Tunable Filter, nimmt sehr hochauflösende Bilder der Sonne auf und führt Hochgeschwindigkeits-Scans des Lichts durch, mit denen Atome und Moleküle identifiziert werden können.
Inouye soll 44 Jahre lang betrieben werden, was zwei der vollen 22 Jahre der Sonne abdecken sollte Sonnenzyklen. Die Instrumentensuite wird sich wahrscheinlich im Laufe der Zeit ändern.
"Die wahre Leistung des Inouye-Solarteleskops ist seine Flexibilität und Aufrüstbarkeit", sagte Boboltz. "Es ist wie mit einem Schweizer Taschenmesser, um die Sonne zu studieren."
Solarlöser
Die Sonne wirft ständig Material in alle Richtungen in den Weltraum. Dieser andauernde Sonnenwind interagiert mit dem Erdmagnetfeld und verursacht die Auroren.
Andere Ausbrüche sind dramatischer. Gelegentlich spuckt die Sonne große Stücke Plasma und Partikel aus, die als koronale Massenauswürfe (CMEs) bezeichnet werden. Wenn diese die Erde erreichen, können sie Satelliten und Stromnetze beeinträchtigen, wobei die stärksten Stromausfälle verursachen. Eine der bekanntesten modernen Katastrophen ereignete sich 1989, als ein geomagnetischer Sturm Quebec traf und einen neunstündigen Stromausfall auf kanadischem Gebiet auslöste. Studien haben die Kosten eines weit verbreiteten Stromausfalls von festgelegt Dutzende Milliarden zu Billionen von Dollar, abhängig von den Umständen.
Solche Effekte könnten schwerwiegender werden. "Unsere zunehmende Abhängigkeit von Technologie erhöht unsere Anfälligkeit für Weltraumwetter erheblich", sagte Boboltz.
Die Auswirkungen können gering, aber verheerend sein. Im September 2017, als ein Trio von Hurrikanen in der Karibik vorrückte, verursachten Sonneneruptionen mehrere Radioausfälle auf der sonnenbeschienenen Seite der Erde. Mehrere Funkausfälle unterbrachen die Kommunikation während der gefährlichen Zeit, manchmal bis zu 8 Stunden lang.
"Ein natürlich vorkommendes Ereignis auf der Erde und ein natürlich vorkommendes Ereignis auf der Sonne stellen zusammen eine viel größere Bedrohung für unsere Gesellschaft dar", sagte Valentin Pillet, Direktor der National Science Foundation, während der Pressekonferenz.
Das Inouye-Teleskop soll es Astronomen ermöglichen, mehr darüber zu erfahren, was das Weltraumwetter antreibt. Dieses Verständnis kann dazu beitragen, Vorhersagen für die extremsten Ereignisse zu beschleunigen und eine schnellere Reaktion in gefährlichen Situationen zu ermöglichen.
Inouye wird nicht alleine handeln, um dies zu erreichen. "Um die Treiber und die Auswirkungen des Weltraumwetters wirklich zu verstehen, müssen wir zwei komplementäre Ansätze verwenden", sagte Pillet. Inouye wird sich um die erste kümmern und die magnetische Oberfläche der Sonne eingehend beobachten.
Der zweite Ansatz erfordert das Senden von Raumfahrzeugen in die Nähe der Sonne.
NASAs Parker Solar Probe Es wurde 2018 gestartet und wird bei seiner nächsten Annäherung an den Stern innerhalb von 6 Millionen Kilometern erreicht. Im Februar werden die NASA und die Europäische Weltraumorganisation die Solar Orbiter, eine Mission, die sich der Untersuchung der Heliosphäre der Sonne widmet, der Blase geladener Teilchen, die vom Sonnenwind in den Weltraum geblasen wird.
Das Trio sei "in verschiedener Hinsicht sehr komplementär", sagte Pillet. Während Inouye einen detaillierten Blick auf das Magnetfeld der Sonne werfen wird, werden die Weltraummissionen ihre Beobachtungen in einen Zusammenhang mit Sonnenaktivität und Sonnenwetter stellen.
Zusammen "werden sie für das nächste halbe Jahrhundert an der Spitze der Entdeckung stehen", sagte Pillet. "Es ist wirklich eine großartige Zeit, um ein Solarastronom zu sein", sagte er.
"Haus der Sonne"
Haleakala, hawaiianisch für "House of the Sun", scheint die ideale Kulisse für ein Solarteleskop zu sein. Der ruhende Vulkan ist weltberühmt für seine spektakulären Sonnenaufgänge 15 Minuten mehr Tageslicht als der Meeresspiegel Teil der Insel Maui.
Nach hawaiianischer Tradition erhielt der Vulkan seinen Namen von einem Streich, den der Halbgott Maui auf der Sonne spielte. Mauis Mutter beklagte sich, dass die Sonne so schnell über den Himmel schien, dass ihr Stoff nicht trocknen konnte. Der Betrüger kletterte auf den Gipfel des Berges, ließ die Sonne fallen und weigerte sich, sie freizugeben, bis die Sonne sich bereit erklärte, langsamer zu werden. Um seine Freilassung zu sichern, stimmte die Sonne zu, langsamer zu reisen sechs Monate im Jahr.
Die spirituelle Bedeutung der hawaiianischen Gipfel hat andere Teleskope verwüstet. Proteste über die wachsende astronomische Präsenz auf Mauna Kea haben Bau gestoppt des 30-Meter-Teleskops. Inouye konnte sich der Opposition nicht entziehen. In den Jahren 2015 und 2017 versammelten sich Hunderte von Demonstranten, um Baufahrzeuge daran zu hindern, auf den Gipfel zu gelangen.
Seitdem haben sich die Beamten des Teleskops zweimal im Jahr mit einer Arbeitsgruppe einheimischer Hawaiianer getroffen, die sie mitbringen wollen, um das fertige Teleskop zu sehen. Ein neues Science Support Center wurde ebenfalls am Fuße des Berges gebaut, um Unterstützung außerhalb des Geländes zu bieten. Der Gipfel steht weiterhin einheimischen Hawaiianern offen, die ihre Religion an den Hängen ausüben möchten.
Das National Solar Observatory hat auch eine Reihe von Unterrichtsplänen für Mittelschullehrer zusammengestellt, die Hawaiis lange Geschichte der Astronomie hervorheben den örtlichen Lehrern vorgestellt im Jahr 2019.
"Wir konnten einen Großteil dieser Auseinandersetzung glätten", sagte Boboltz.
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