Es ist ein Bild der Sonne, wie es noch niemand gesehen hat: leuchtende, goldene Kerne, die durch dunkles Gitterwerk geteilt sind, wie ein Buntglasfenster, das von der Astrophysik geschmiedet wurde.
Aber dieses Bild, die „First Light“ -Daten, die von einem massiven neuen Sonnenteleskop aufgenommen wurden, sind nur eine Vorschau darauf, wie das Observatorium die Art und Weise verändern wird, wie wir den Stern sehen, der jeden Tag unseres Lebens prägt. Dieses „Karamellmais“ -Bild war für viele Menschen atemberaubend, sogar für Sonnenwissenschaftler.
Das neue Bild war „kristallklar, scharf“, sagte Valentin Martínez Pillet, Direktor des Nationalen Sonnenobservatoriums. Diese Institution betreibt das Daniel K. Inouye Solar Telescope, das von der National Science Foundation finanziert wurde und die neuen Daten erfasst hat. Martínez Pillet sagte, dass er in Jahrzehnten des Betrachtens von Sonnenbildern noch nie so etwas wie das neue gesehen habe. „Das ist so gut wie es geht“, sagte er Space.com .
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„Es war immer so, dass man sich das Sonnenbild ansah und wusste, ja, wir müssen es besser machen“, sagte Martínez Pillet. Nicht mehr.
Aber obwohl er wie alle anderen beeindruckt war, sah er das Bild ein wenig anders als andere. Viele Menschen fixierten sich auf die großen, blassen „Kerne“, die jeweils etwa so groß wie Texas waren. Aber für Martínez Pillet waren die überzeugendsten Merkmale des Erstlichtbildes das Knistern der granulierten Helligkeit zwischen den Kernen.
Wissenschaftler waren noch nie in der Lage, diese Granula klar zu sehen, aber sie glauben, dass die hellen Punkte der Schlüssel zum Verständnis von Sonnenphänomenen sind und wie wir diese Ereignisse hier draußen in der Nachbarschaft der Erde erleben. „Als Wissenschaftler gingen unsere Augen zu den hellsten winzigen, kleinen Merkmalen“, sagte Martínez Pillet. „Der Grund dafür ist, dass wir wissen, dass dies die Wurzeln des solaren Magnetfeldes sind.“
Das Magnetfeld der Sonne bestimmt genau, wie das Plasma oder die Suppe geladener Teilchen, aus denen unser Stern besteht, in der Sonne rollt und über das Sonnensystem hinausstrahlt. Die Explosionen nehmen verschiedene Formen an, von der langsamen, stetigen Strömung, die als Sonnenwind bezeichnet wird, bis zu den massiven Ausbrüchen, die als koronale Massenauswürfe bezeichnet werden. Aber um die Erde herum kann das Plasma eine Vielzahl von Phänomenen verursachen, die als Weltraumwetter bezeichnet werden und Astronauten schädigen, Kommunikations- und Navigationssatelliten beschädigen und andere Störungen verursachen können. Wissenschaftler wollen diese Ereignisse besser vorhersagen, und dazu müssen sie verstehen, wie die Sonne und ihr Magnetfeld wirklich funktionieren.
Natürlich ist das knisternde „First Light“ -Bild nur ein Schritt, um dieses Ziel zu erreichen. Und das Instrument, das das Bild erzeugt hat, ist nur eines von drei Instrumenten, die das Sonnenteleskop verwenden wird, sobald die Anlage auf der hawaiianischen Insel Maui voll funktionsfähig ist.
Die beiden anderen Instrumente, die bis zum Sommer installiert sein sollen, werden den Wissenschaftlern dank zweier anderer Schlüsseltechniken viel mehr über die Dynamik des Magnetfelds erzählen, als es jedes Bild könnte. „Alles, was wir in der Astronomie tun, ist entweder Bildgebung, Spektroskopie oder Polarimetrie“, sagte Martínez Pillet. „Wir Sonnenastronomen müssen sie alle machen.“
Spektroskopie ist eine astronomische Standardtechnik, die die spezifischen Wellenlängen des Lichts analysiert, das eine Quelle aussendet — eine Technik, die die Positionen verschiedener Elemente aufdecken kann. Die Spektroskopie kann Wissenschaftlern auch sagen, wo sich das Plasma bewegt — höher oder niedriger in der Sonne —, indem Dopplerverschiebungen verwendet werden, das Phänomen, das alles Licht verändert, je nachdem, ob sich seine Quelle auf das Instrument zu oder von ihm weg bewegt.
Die Polarimetrie ist eine weniger verbreitete astronomische Technik, denn damit die Polarimetrie erfolgreich ist, müssen Wissenschaftler in der Lage sein, viele Photonen oder Licht einzufangen, was für weiter entfernte Sterne schwierig ist. Aber die Sonne ist natürlich viel näher als jeder andere Stern, und das Polarimeter des Inouye-Sonnenteleskops wird das größte jemals gebaute Instrument sein, was die Polarimetrie zu einem leistungsstarken Ansatz für die Untersuchung des Sonnenmagnetfelds macht, sagte Martínez Pillet.
Im Allgemeinen ist das Erdmagnetfeld über Zeit und Raum relativ stabil. Norden ist Norden ist Norden. Das Magnetfeld der Sonne hingegen ist dynamisch. „Die Sonne hat Milliarden von Kompassen und Magneten, die sich bewegen, und wir müssen die Richtungen dieser Kompasse kennen“, sagte Martínez Pillet. Dafür stehen die winzigen, hellen Flecken im neuen Bild: individuelle, dynamische Magnetfelder.
Und obwohl das meiste Sonnenlicht keinen Richtungssinn hat, tut es das Licht von diesen Flecken, weil das Magnetfeld diese Lichtrichtung gibt. Die Polarimetrie misst diese Richtung, und diese Messungen können Wissenschaftlern ein besseres Verständnis der Aktivität im Magnetfeld vermitteln.
Mit diesem Wissen hoffen die Wissenschaftler, Weltraumwetterphänomene bis zu ihren Anfängen auf der Sonne zurückverfolgen zu können. „Wir sind magnetisch mit der Sonne verbunden“, sagte Martínez Pillet. „Es gibt so viele physikalische Prozesse, dass wir nicht wissen, woher sie wirklich auf der Sonne stammen.“
Die Wissenschaftler hoffen, dass das neue Sonnenteleskop ihnen genügend detaillierte Daten liefern wird, um die möglichen Ursprünge verschiedener Phänomene zu bewerten. „Wir haben Theorien“, sagte Martínez Pillet. „Wir müssen anfangen zu sagen:’OK, das sind die guten Theorien; Das sind diejenigen, die nicht funktionieren.“
Das Inouye-Sonnenteleskop wird bei diesen Bemühungen nicht allein sein. Insbesondere hat es zwei wichtige Partner, die Instrumente direkt zur Sonne bringen: die Parker Solar Probe der NASA und den Solar Orbiter, den die NASA und die Europäische Weltraumorganisation gemeinsam betreiben. Die Parker Solar Probe fliegt näher an der Oberfläche der Sonne als jedes andere Raumschiff zuvor, und der Solar Orbiter, der letzten Monat gestartet wurde, wird Wissenschaftlern ihren ersten Blick auf die Pole der Sonne geben.
Das Inouye-Sonnenteleskop hat auch hier auf der Erde Gesellschaft, sagte Martínez Pillet. Insbesondere wies er auf das Netzwerk des Nationalen Sonnenobservatoriums von sechs kleineren Sonnenteleskopen hin, die auf der ganzen Welt stationiert sind. Diese Teleskope, die zwei auf einmal arbeiten, während die Erddrehung jedes im Hinblick auf unseren Stern trägt, bieten einen konstanten Blick auf die ganze erdzugewandte Seite der Sonne.
Mit diesen vier Projekten hoffen die Wissenschaftler, das Weltraumwetter gut genug zu verstehen, um es zuverlässig vorhersagen zu können. „Wir werden ein Jahrzehnt brauchen, es wird ein langer Prozess“, sagte Martínez Pillet. „Es ist aufregend, ein Sonnenastronom zu sein.“
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