Teleskop Solar Daniel K. Inouye (DKIST), teleskop solar terbesar di dunia, menangkap gambar pertama matahari - gambar berprestasi tinggi bintang kami sehingga kini - bulan lalu.
Imej ini bermula seperti yang diharapkan para saintis akan menjadi kajian hampir 50 tahun mengenai bintang paling penting di Bumi. Imej baru menunjukkan struktur magnet kecil dengan terperinci yang luar biasa. Semasa pembinaan di teleskop 4 meter meletus di puncak Haleakala di pulau Hawaii Maui, lebih banyak instrumen teleskop akan mulai online, meningkatkan kemampuannya untuk menerangi cahaya matahari yang aktif.
Resolusi dan kepekaan unik Inouye akan memungkinkannya untuk memeriksa medan magnet matahari untuk pertama kalinya kerana ia mengkaji aktiviti yang mendorong cuaca ruang di kejiranan Bumi. Zarah-zarah yang dicas dari matahari dapat mengganggu satelit mekanikal Bumi, grid kuasa dan infrastruktur komunikasi. Teleskop baru juga akan menyelidiki salah satu misteri solar yang paling berlawanan dengan intuisi: mengapa korona matahari, atau lapisan luar, lebih panas daripada permukaannya yang kelihatan.
"Ini adalah gambar dan filem dengan resolusi tinggi permukaan suria yang pernah diambil," kata pengarah Inouye, Thomas Rimmele semasa sidang akhbar pada hari Jumaat (24 Januari). "Hingga kini, kita baru saja melihat puncak gunung es."
"Pisau Tentera Swiss"
Pembinaan dimulakan di Teleskop Suria Inouye pada tahun 2012. Sejak itu, teleskop tetap mengikut anggaran dan mengikut jadual, menurut Dave Boboltz, pengarah program Bahagian Astronomi Yayasan Sains Nasional.
Teleskop itu menangkap gambar yang baru dikeluarkan, yang merupakan gambar kejuruteraan pertamanya, pada 10 Disember 2019, tetapi balai cerap belum lengkap. Hanya satu instrumen, Visible Broadband Imager (VBI), yang beroperasi pada masa itu. VBI mengambil gambar resolusi tinggi permukaan suria dan atmosfera yang lebih rendah.
Instrumen kedua pemerhati, Spectro-Polarimeter Terlihat (VISP), mula beroperasi pada hari Khamis (23 Januari). Seperti prisma, VISP membagi cahaya ke dalam warna komponennya untuk memberikan pengukuran tepat mengenai ciri-cirinya sepanjang beberapa panjang gelombang. Selebihnya instrumen akan dihidupkan ketika pembinaan berterusan di bangunan 13 tingkat, dengan operasi penuh dirancang untuk dimulakan pada bulan Julai 2020.
"Kami kini berada di pecut terakhir maraton yang sangat panjang," kata Rimmele.
Gambar cahaya pertama yang ditangkap adalah gambar warna matahari yang palsu. Oleh kerana bangunan itu masih dalam pembinaan, gambar hanya diproses tetapi tidak dianalisis untuk hasil saintifik. Namun, Rimmele mengatakan bahawa struktur magnet yang sebelumnya muncul dalam gambar suria sebagai titik terang tunggal kini dapat dilihat sebagai beberapa struktur yang lebih kecil, yang memberikan petunjuk keupayaan teleskop solar baru.
Instrumen seterusnya yang akan dihantar ke puncak adalah Cryogenic Near Infrared Spectra-Polarimeter, yang akan mengkaji atmosfera matahari pada panjang gelombang inframerah, untuk menyelidiki medan magnet di korona matahari di atas bidang pandangan yang luas. Tidak lama kemudian, Diffactions Limited Near Infrared Spectrom-Polarimeter akan tiba, akhirnya menggunakan gentian optik untuk mengumpulkan data spektral pada setiap titik dalam gambar surya dua dimensi, yang memungkinkan untuk mengukur maklumat spatial dan spektrum secara serentak. Instrumen terakhir, Penapis yang Dapat Dilihat Terlihat, akan merakam gambar cahaya beresolusi tinggi sambil melakukan imbasan cahaya berkelajuan tinggi yang dapat mengenal pasti atom dan molekul.
Inouye dimaksudkan untuk beroperasi selama 44 tahun, yang meliputi dua dari 22 tahun penuh sinar matahari kitaran suria. Kumpulan instrumennya kemungkinan akan berubah dari masa ke masa.
"Kekuatan sebenar dalam Teleskop Suria Inouye adalah fleksibiliti, peningkatannya," kata Boboltz. "Ini seperti memiliki Pisau Tentera Swiss untuk belajar matahari."
Penyelesai solar
Matahari sentiasa menyalurkan bahan ke angkasa ke semua arah. Angin suria yang berterusan ini berinteraksi dengan medan magnet Bumi, menyebabkan aurora.
Ledakan lain lebih dramatik. Kadang-kadang, matahari akan mengeluarkan sejumlah besar plasma dan zarah yang dikenali sebagai pelepasan jisim koronal (CME); jika ini sampai ke Bumi, mereka boleh mempengaruhi satelit dan grid kuasa, dengan pemadaman yang paling kuat. Salah satu bencana moden yang paling terkenal berlaku pada tahun 1989 ketika ribut geomagnetik melanda Quebec, mencetuskan pemadaman sembilan jam di seluruh wilayah Kanada. Kajian telah menetapkan kos pemadaman yang berleluasa dari berpuluh-puluh bilion ke trilion dolar, bergantung pada keadaan.
Kesan seperti itu boleh menjadi lebih teruk. "Ketergantungan kami yang semakin meningkat pada teknologi sangat meningkatkan kerentanan kami terhadap cuaca luar angkasa," kata Boboltz.
Kesannya boleh menjadi kecil tetapi memusnahkan. Pada bulan September 2017, ketika trio taufan melintas di Caribbean, api matahari menyebabkan banyak pemadaman radio di sisi Bumi yang diterangi cahaya matahari. Pemadaman radio yang banyak menghentikan komunikasi semasa waktu berbahaya, kadang-kadang selama 8 jam.
"Kejadian yang berlaku di Bumi dan kejadian semula jadi di matahari, jika digabungkan, merupakan ancaman yang jauh lebih besar bagi masyarakat kita," kata Pengarah Yayasan Sains Nasional Valentin Pillet dalam sidang akhbar itu.
Teleskop Inouye harus membolehkan para astronom mengetahui lebih lanjut mengenai apa yang mendorong cuaca ruang angkasa. Pemahaman ini dapat membantu mempercepat ramalan untuk peristiwa paling ekstrem, yang memungkinkan tindak balas yang lebih cepat semasa situasi berbahaya.
Inouye tidak akan bertindak sendiri untuk mencapainya. "Untuk benar-benar memahami penggerak dan kesan cuaca luar angkasa, kita perlu menggunakan dua pendekatan pelengkap," kata Pillet. Inouye akan mengendalikan yang pertama, membuat pemerhatian mendalam mengenai permukaan magnet matahari.
Pendekatan kedua memerlukan penghantaran kapal angkasa dekat dengan matahari.
NASA Probe Solar Parker dilancarkan pada tahun 2018 dan akan berada dalam jarak 4 juta batu (6 juta kilometer) pada jarak terdekat dengan bintang. Pada bulan Februari, NASA dan Agensi Angkasa Eropah akan melancarkan Orbiter Suria, misi yang didedikasikan untuk mempelajari heliosfera matahari, gelembung zarah-zarah bermuatan yang ditiup ke angkasa oleh angin suria.
Ketiganya "sangat saling melengkapi dengan cara yang berbeza," kata Pillet. Walaupun Inouye akan memberikan gambaran terperinci mengenai medan magnet matahari, misi angkasa akan meletakkan pemerhatiannya dalam konteks aktiviti matahari dan cuaca matahari.
Bersama-sama, "mereka akan berada di barisan hadapan penemuan untuk setengah abad akan datang," kata Pillet. "Ini adalah masa yang tepat untuk menjadi ahli astronomi solar," katanya.
"Rumah matahari"
Haleakala, Hawaii untuk "House of the Sun," sepertinya suasana yang sesuai untuk teleskop solar. Dunia terkenal dengan matahari terbit yang menakjubkan, gunung berapi yang tidak aktif menerima sekitar 15 minit lebih banyak cahaya siang daripada bahagian permukaan laut pulau Maui.
Menurut tradisi Hawaii, gunung berapi itu mengambil namanya dari muslihat yang dimainkan di bawah sinar matahari oleh demi-dewa Maui. Ibu Maui mengadu bahawa matahari melintasi langit dengan cepat sehingga kainnya tidak kering. Penipu itu naik ke puncak gunung dan mengambil sinar matahari, menolak untuk melepaskannya hingga matahari setuju untuk melambat. Untuk menjamin pembebasannya, matahari bersetuju untuk melakukan perjalanan dengan lebih perlahan untuk enam bulan dalam setahun.
Kepentingan spiritual puncak Hawaii telah menimbulkan kekacauan bagi teleskop lain. Protes mengenai kehadiran astronomi yang semakin meningkat di Mauna Kea pembinaan terhenti Teleskop Tiga Puluh Meter. Inouye tidak terlepas dari penentangan. Pada tahun 2015 dan 2017, beratus-ratus penunjuk perasaan berkumpul untuk menyekat kenderaan pembinaan agar tidak bergerak ke puncak puncak.
Sejak itu, para pegawai teleskop itu bertemu dua kali setahun dengan sekumpulan pekerja asli Hawaii, yang mereka ingin bawa untuk melihat teleskop yang sudah siap. Pusat Sokongan Sains baru juga dibina di dasar gunung untuk memberikan sokongan di luar lokasi, dan puncaknya tetap terbuka untuk penduduk asli Hawaii yang ingin mempraktikkan agama mereka di lerengnya.
National Solar Observatory juga telah mengumpulkan satu set rancangan pelajaran untuk guru sekolah menengah yang menyoroti sejarah panjang astronomi Hawaii yang disampaikan kepada guru tempatan pada tahun 2019.
"Kami berjaya menyelesaikan banyak perbalahan itu," kata Boboltz.
- Sejuta geyser plasma menyemburkan sinar matahari, dan para saintis akhirnya dapat mengetahui mengapa
- NASA mengintai misi untuk mengesan ancaman cuaca ruang angkasa dengan satelit kecil
- Lihat matahari terbenam dalam pemandangan satelit baru yang liar
