Teleskop Słoneczny Daniela K. Inouye NSF dokonał znaczącego przełomu, mapując pole magnetyczne w koronie słonecznej, poszerzając naszą wiedzę o pogodzie kosmicznej i jej wpływie na Ziemię.
Technologia ta dostarcza bezprecedensowych szczegółów na temat właściwości magnetycznych zewnętrznej atmosfery Słońca, co ma kluczowe znaczenie dla przewidywania burz słonecznych i ochrony infrastruktury technologicznej Ziemi.
Teleskop Słoneczny Inouye
Teleskop słoneczny Daniela K. Inouye’a, najpotężniejszy na świecie teleskop słoneczny, zaprojektowany, zbudowany i obsługiwany przez Narodowe Obserwatorium Słoneczne (NSO) NSF, osiągnął znaczący przełom w fizyce Słońca poprzez bezpośrednie mapowanie siły pola magnetycznego w koronie słonecznej, zewnętrznej części atmosfery słonecznej, którą można zobaczyć podczas całkowitego zaćmienia. Ten przełom może przyczynić się do lepszego zrozumienia pogody kosmicznej i jej wpływu na zależne od technologii społeczeństwo Ziemi.
Odkrywanie tajemnic magnetycznych korony słonecznej
Pole magnetyczne Słońca generuje obszary w atmosferze Słońca, często zakorzenione w plamach słonecznych, które magazynują ogromne ilości energii, która napędza wybuchowe burze słoneczne i napędza pogodę kosmiczną. Korona, zewnętrzna atmosfera Słońca, to przegrzana sfera, w której odkrywają się tajemnice magnetyczne. Mapowanie koronalnych pól magnetycznych jest niezbędne do zrozumienia i przewidywania pogody kosmicznej, a także do ochrony naszej technologii na Ziemi i w przestrzeni kosmicznej.
Teleskop Słoneczny Daniela K. Inouye NSF przedstawia swoją pierwszą mapę sygnałów koronalnego pola magnetycznego Słońca, mierzonych za pomocą efektu Zeemana. Efekt Zeemana polaryzuje emisję koronalną, co wymaga pomiaru udoskonalonej sondy Inouye, ponieważ jej sygnały stanowią zaledwie kilka części na miliard jasności powierzchni Słońca. Źródło: NSF/NSO/AURA
Konsekwencje dla odporności technologicznej Ziemi
Ziemskie pole magnetyczne chroni nas przed wiatrami słonecznymi, chroniąc naszą atmosferę i umożliwiając życie. Jednak pola elektromagnetyczne i cząstki energetyczne powstające w wyniku ekstremalnych erupcji słonecznych mogą zakłócać pracę satelitów, sieci energetycznych i innych systemów, których potrzebujemy w naszym coraz bardziej technologicznym społeczeństwie. Zrozumienie tych dynamicznych interakcji, które zmieniają się w skali czasu od dni do stuleci, ma kluczowe znaczenie dla ochrony naszej infrastruktury i obecnego stylu życia.
Pomiar właściwości magnetycznych korony od dawna stanowi wyzwanie dla astronomów i stanowi wyzwanie dla ograniczeń technologii. Dziś Teleskop Słoneczny Inouye jest najbardziej zaawansowanym obiektem zaprojektowanym do badania korony i wykonał pierwszy, kluczowy krok w rozwiązywaniu tych tajemnic, tworząc swoje pierwsze mapy koronalnego pola magnetycznego – najbardziej szczegółowe jak dotąd.
Nowa era w fizyce Słońca
Od lat pięćdziesiątych XX wieku fizycy zajmujący się energią słoneczną sporządzali mapy pól magnetycznych na powierzchni Słońca, dostarczając cennych informacji. Jednakże mapy pola magnetycznego w strefach nad powierzchnią, takich jak korona, były poszukiwane od dawna, ponieważ to właśnie w tych miejscach powstają burze słoneczne. Inouye, położony w pobliżu szczytu Haleakalā na Hawajach na Maui, zapewnia obecnie możliwości zaspokojenia tej krytycznej potrzeby.
Teleskop Słoneczny Daniela K. Inouye NSF poszerza nasze możliwości zrozumienia fizyki korony słonecznej. Ta animacja najpierw pokazuje ewoluującą powierzchnię Słońca, rutynowo obrazowaną przez NASA’S Obserwatorium Dynamiki Słońca. Tutaj temperatury wynoszą około 6000 stopni Celsjusz. Poniżej znajduje się mapa powierzchniowych pól magnetycznych, na której można zauważyć skoncentrowane obszary magnetyzmu (obszary czarno-białe). To pole magnetyczne rozciąga się w trzech wymiarach w górę, gdzie tworzy się korona słoneczna, tworząc jasny, gorący gaz o temperaturze milionów stopni. Inouye jest teraz w stanie sporządzić mapę pól magnetycznych w samej koronie, co zapewnia krytyczny wgląd w sposób, w jaki zachodzi nagrzewanie korony oraz wychwytywanie i uwalnianie energii magnetycznej. Źródło: NSF/NSO/AURA
Przełom w obserwacjach Słońca
Inouye stworzył swoje pierwsze szczegółowe mapy pola magnetycznego korony słonecznej, wykorzystując efekt Zeemana, który mierzy właściwości magnetyczne poprzez obserwację rozszczepienia linii widmowych. Linie widmowe to odrębne linie pojawiające się przy określonych długościach fal w widmie elektromagnetycznym, reprezentujące światło pochłaniane lub emitowane przez atomy lub cząsteczki. Linie te działają jak „odciski palców”, ponieważ są unikalne dla każdego z nich atom lub cząsteczki, umożliwiając naukowcom identyfikację składu chemicznego i właściwości fizycznych ciał niebieskich na podstawie ich widm.
Pod wpływem pola magnetycznego, takiego jak Słońce, linie te rozdzielają się, co daje nam wgląd w właściwości magnetyczne obiektu. Poprzednie próby wykrycia tych sygnałów, ostatnio odnotowane dwie dekady temu (Lin i in. 2004), brakowało szczegółów i regularności potrzebnych do szeroko zakrojonych badań naukowych. Obecnie niezrównane możliwości Inouye pozwalają na szczegółowe, regularne badania tych kluczowych sygnałów.
Odniesienie: „Mapowanie koronalnego pola magnetycznego Słońca przy użyciu efektu Zeemana” autorstwa Thomasa A. Schada, Gordona JD Petrie, Jeffreya R. Kuhna, Andre Fehlmanna, Thomasa Rimmele, Alexandry Tritschler, Friedricha Woegera, Isabelle Scholl, Rebecci Williams, Davida Harringtona, Alin R. Paraschiv i Judit Szente, 11 września 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.adq1604
