De Daniel K. Inouye-zonnetelescoop (DKIST), 's werelds grootste zonnetelescoop, legde het eerste beeld vast van de zon - de afbeelding met de hoogste resolutie van onze ster tot nu toe - vorige maand.
Het beeld begint waarvan wetenschappers hopen dat het een bijna 50-jarige studie zal zijn van de belangrijkste ster van de aarde. De nieuwe afbeeldingen onthullen kleine magnetische structuren met ongelooflijk veel details. Als constructie op de 4-meter telescoop slingert het naar beneden op de top van Haleakala op het Hawaiiaanse eiland Mauizullen meer instrumenten van de telescoop online komen, waardoor het vermogen om licht te werpen op de actieve zon wordt vergroot.
Dankzij de unieke resolutie en gevoeligheid van Inouye kan het voor het eerst het magnetische veld van de zon onderzoeken terwijl het de activiteiten bestuurt die ruimte weer in de buurt van de aarde. Geladen deeltjes die door de zon worden afgeschoten, kunnen de mechanische satellieten, elektriciteitsnetten en communicatie-infrastructuur van de aarde verstoren. De nieuwe telescoop zal ook ingaan op een van de meest contra-intuïtieve zonne-mysteries: waarom de corona van de zonof de buitenste laag is heter dan het zichtbare oppervlak.
"Dit zijn de foto's en films met de hoogste resolutie van het zonne-oppervlak ooit gemaakt", zei Inouye-directeur Thomas Rimmele tijdens een persconferentie op vrijdag (24 januari). 'Tot nu toe hebben we net het topje van de ijsberg gezien.'
"Een Zwitsers zakmes"
De bouw van de Inouye Solar Telescope begon in 2012. Sindsdien is de telescoop binnen het budget en op schema gebleven, aldus Dave Boboltz, de programmadirecteur van de National Science Foundation Astronomy Division.
De telescoop heeft op 10 december 2019 het nieuw vrijgegeven beeld vastgelegd, wat het eerste technische beeld is, maar het observatorium is nog niet voltooid. Slechts één instrument, de Visible Broadband Imager (VBI), was op dat moment operationeel. De VBI maakt foto's met extreem hoge resolutie van het zonne-oppervlak en de lagere atmosfeer.
Het tweede instrument van het observatorium, de Visible Spectro-polarimeter (VISP), begon op donderdag (23 januari). Net als een prisma splitst VISP licht op in de samenstellende kleuren om nauwkeurige metingen van de kenmerken langs meerdere golflengten te bieden. De resterende instrumenten zullen worden ingeschakeld terwijl de bouw van het 13 verdiepingen tellende gebouw wordt voortgezet, en de volledige exploitatie is gepland voor juli 2020.
'We zitten nu in de eindsprint van een zeer lange marathon', zei Rimmele.
De eerste vastgelegde lichtbeelden zijn een vals-kleurenbeeld van de zon. Omdat het gebouw nog in aanbouw is, zijn de beelden alleen verwerkt maar niet geanalyseerd op wetenschappelijke resultaten. Rimmele zei echter dat de magnetische structuren die eerder in zonnebeelden verschenen als enkele heldere punten zijn nu zichtbaar als verschillende kleinere structuren, wat een hint geeft over de mogelijkheden van de nieuwe zonnetelescoop.
Het volgende instrument dat op de top wordt afgeleverd, is de Cryogene Nabij-Infrarood Spectra-Polarimeter, die de zonne-atmosfeer bij infraroodgolflengten zal bestuderen om magnetische velden in de corona van de zon over een groot gezichtsveld te onderzoeken. Kort daarna zal de Diffraction Limited Near Infrared Spectrom-Polarimeter arriveren, die uiteindelijk optische vezels gebruikt om spectrale gegevens op elk punt in een tweedimensionaal zonnebeeld te verzamelen, waardoor het tegelijkertijd ruimtelijke en spectrale informatie kan meten. Het laatste instrument, het zichtbare afstembare filter, zal beelden met een zeer hoge resolutie van de zon vastleggen terwijl het met hoge snelheid lichtscans uitvoert die atomen en moleculen kunnen identificeren.
Inouye is bedoeld om 44 jaar te werken, wat twee van de volle 22 jaar van de zon zou moeten dekken zonnecycli. Het instrumentarium zal waarschijnlijk in de loop van de tijd veranderen.
"De echte kracht van de Inouye-zonnetelescoop is de flexibiliteit en de mogelijkheid tot upgraden", zei Boboltz. 'Het is alsof je een Zwitsers zakmes hebt om de zon te bestuderen.'
Solar solver
De zon werpt constant materiaal in alle richtingen de ruimte in. Deze aanhoudende zonnewind staat in wisselwerking met het magnetische veld van de aarde, waardoor de aurora's ontstaan.
Andere uitbarstingen zijn dramatischer. Af en toe zal de zon grote stukken plasma en deeltjes uitspuwen die bekend staan als coronale massa-ejecties (CME's); als deze de aarde bereiken, kunnen ze satellieten en elektriciteitsnetten beïnvloeden, met de krachtigste black-outs tot gevolg. Een van de bekendste moderne rampen vond plaats in 1989 toen een geomagnetische storm Quebec trof en een stroomstoring van negen uur over het Canadese grondgebied veroorzaakte. Studies hebben de kosten van een wijdverbreide stroomuitval vastgesteld tientallen miljarden naar biljoenen dollars, afhankelijk van de omstandigheden.
Dergelijke effecten kunnen ernstiger worden. "Onze toenemende afhankelijkheid van technologie vergroot onze kwetsbaarheid voor ruimteweer enorm", zei Boboltz.
De effecten kunnen klein maar vernietigend zijn. In september 2017 veroorzaakten zonnevlammen toen een drietal orkanen door het Caribisch gebied trok meerdere radio-black-outs aan de zonovergoten kant van de aarde. Meerdere radio-black-outs stopten de communicatie tijdens de gevaarlijke tijd, soms wel 8 uur lang.
"Een natuurlijk evenement op aarde en een natuurlijk evenement in de zon, vormen in combinatie een veel grotere bedreiging voor onze samenleving", zei Valentin Pillet, directeur van de National Science Foundation, tijdens de persconferentie.
De Inouye-telescoop moet astronomen in staat stellen meer te weten te komen over wat het ruimteweer drijft. Dit begrip kan helpen voorspellingen voor de meest extreme gebeurtenissen te versnellen, waardoor een snellere reactie mogelijk is in gevaarlijke situaties.
Inouye zal niet alleen handelen om dit te bereiken. 'Om de drivers en de impact van het ruimteweer echt te begrijpen, moeten we twee complementaire benaderingen gebruiken', zei Pillet. Inouye zal de eerste afhandelen en diepgaande observaties maken van het magnetische oppervlak van de zon.
De tweede benadering vereist het sturen van ruimtevaartuigen dicht bij de zon.
NASA's Parker Solar Probe gelanceerd in 2018 en zal binnen de 4 miljoen mijl (6 miljoen kilometer) komen die het dichtst bij de ster komt. In februari lanceren NASA en de European Space Agency de Solar Orbiter, een missie gewijd aan het bestuderen van de heliosfeer van de zon, de bel van geladen deeltjes die door de zonnewind de ruimte in wordt geblazen.
Het trio is 'zeer complementair op verschillende manieren', zei Pillet. Terwijl Inouye een gedetailleerd beeld zal geven van het magnetische veld van de zon, zullen de ruimtemissies haar waarnemingen in context plaatsen met zonneactiviteit en zonneweer.
Samen 'zullen ze de komende halve eeuw voorop lopen in de ontdekking', zei Pillet. 'Het is echt een geweldige tijd om zonne-astronoom te worden', zei hij.
"Huis van de zon"
Haleakala, Hawaiiaans voor 'House of the Sun', lijkt de ideale setting voor een zonnetelescoop. Wereldberoemd om zijn spectaculaire zonsopgangen, ontvangt de slapende vulkaan ongeveer 15 minuten meer daglicht dan het zeeniveau van het eiland Maui.
Volgens de Hawaiiaanse traditie dankt de vulkaan zijn naam aan een trucje dat de halfgod Maui op de zon heeft gespeeld. Maui's moeder klaagde dat de zon zo snel door de lucht schoot dat haar doek niet kon drogen. De bedrieger klom naar de top van de berg en lasserde de zon, weigerde hem los te laten totdat de zon ermee instemde te vertragen. Om zijn vrijlating veilig te stellen, stemde de zon ermee in om langzamer te reizen zes maanden van het jaar.
De spirituele betekenis van Hawaïaanse pieken heeft grote schade aangericht voor andere telescopen. Protesten over de groeiende astronomische aanwezigheid op Mauna Kea bouw stopgezet van de Dertig meter telescoop. Inouye ontkwam niet aan oppositie. In 2015 en 2017 kwamen honderden demonstranten bijeen om te voorkomen dat bouwvoertuigen naar de top van de top reisden.
Sindsdien hebben de functionarissen van de telescoop twee keer per jaar een ontmoeting gehad met een werkgroep van inheemse Hawaiianen, die zij van plan zijn mee te nemen naar de voltooide telescoop. Er werd ook een nieuw Science Support Centre gebouwd aan de voet van de berg om off-site ondersteuning te bieden, en de top blijft openstaan voor inheemse Hawaiianen die hun religie op de hellingen willen beoefenen.
De National Solar Observatory heeft ook een reeks lesplannen samengesteld voor leraren van de middelbare school, waarin de lange geschiedenis van de astronomie van Hawaii, die gepresenteerd aan lokale leraren in 2019.
'We hebben veel van die stelling kunnen wegnemen', zei Boboltz.
- Een miljoen geisers plasma spuiten uit de zon, en wetenschappers weten misschien eindelijk waarom
- NASA ziet missies om bedreigingen van het ruimteweer te volgen met kleine satellieten
- Zie de zon opduiken in een wild nieuw satellietbeeld
