Korona słoneczna – najbardziej zewnętrzna warstwa jej atmosfery, widoczna tylko podczas całkowitego zaćmienia słonecznego – ma od dawna zaintrygowaną naukowców ze względu na ekstremalne temperatury, gwałtowne erupcje i duże wyniki. Jednak turbulencje w atmosferze Ziemi spowodowały rozmycie obrazu i utrudniały obserwacje korony. Przełomowy niedawny rozwój naukowców z National Science Foundation (NSF) National Solar Observatory (NSO) oraz New Jersey Institute of Technology (NJIT) zmienia to, wykorzystując optykę adaptacyjną do usuwania rozmycia.
Jak opublikowano w Nature Astronomy, ta pionierska technologia „Coronal Adaptive Optics” stworzyła najbardziej zadziwiające, najczystsze obrazy i filmy o drobnej strukturze w Koronie. Rozwój ten otworzy drzwi do głębszego wglądu w enigmatyczne zachowanie Corona i procesy napędzające pogodę w kosmosie.
Do tej pory ujawniono najbardziej szczegółowe obrazy koronowe
Finansowane przez NSF i zainstalowane w 1,6-metrowym teleskopie słonecznym Goode (GST), obsługiwanym przez NJIT's Center for Solar-Terrestrial Research (CSTR) w Big Bear Solar Observatory (BBSO) w Kaliforni lot.
„Turbulencje w powietrzu poważnie degradują obrazy obiektów w kosmosie, jak nasze słońce, widziane przez nasze teleskopy. Ale możemy to naprawić” – mówi Dirk Schmidt, NSO Adaptive Optics Scientist, który kierował rozwojem.
Wśród niezwykłych obserwacji zespołu znajduje się film o szybko restrukturyzacyjnym znaczeniu słonecznym odsłoniętym drobnym, burzliwym wewnętrznym przepływami. Solarne wyniki są duże, jasne cechy, często pojawiające się jako łuki lub pętle, rozciągające się na zewnątrz od powierzchni Słońca.
Drugi film odtwarza szybką formację i upadek drobno ustrukturyzowanego strumienia plazmy. „Są to zdecydowanie najbardziej szczegółowe obserwacje tego rodzaju, pokazujące cechy, które nie były wcześniej obserwowane, i nie jest całkiem jasne, czym one są”, mówi Vasyl Yurchyshin, współautor badania i profesor badawczy NJIT-CSTR. „Budowanie instrumentu, który pokazuje nam słońce, jak nigdy dotąd” – dodaje Schmidt.
Trzeci film pokazuje drobne pasma deszczu koronalnego – zjawisko, w którym chłodzenie plazmy skrapla się i spada w kierunku powierzchni Słońca. „Kładki deszczowe w koronie słonecznej mogą być węższe niż 20 kilometrów”, astronom NSO Thomas Schad podsumowuje z najbardziej szczegółowych obrazów deszczu koronalnego do tej pory ”, odkrycia te oferują nowy nieoceniony wgląd obserwacyjny, który jest niezbędny do przetestowania komputerowych modeli procesów koronalnych.”
Kolejny film pokazuje dramatyczny ruch solarnej pozycji kształtowanej przez magnetyzm słoneczny.
Przełom w optyce adaptacyjnej słonecznej
Korona jest podgrzewana do milionów stopni bardziej cieplejszych niż mechanizmy Słońca nieznane naukowcom. Jest także domem dla dynamicznych zjawisk znacznie chłodniejszego plazmy słonecznej, które wydaje się czerwone różowe podczas zaćmień. Naukowcy uważają, że rozwiązanie struktury i dynamiki chłodniejszego osocza w małych łuskach ma klucz do odpowiedzi na zawodnika koronalną tajemnicę ogrzewania i poprawę naszego zrozumienia erupcji, które wyrzucają plazmę w przestrzeń, a także warunki w środowisku na ziemi, przede wszystkim wpływ na działanie słońca. Precyzja wymagana wymaga dużych teleskopów i adaptacyjnych systemów optyki, takich jak ten opracowany przez ten zespół.
System GST CONA używa lustra, które nieustannie przekształca się 2200 razy na sekundę, aby przeciwdziałać degradacji obrazu spowodowanego burzliwym powietrzem. „Optyka adaptacyjna jest jak pompowana autofokus i optyczna stabilizacja obrazu w kamerze smartfona, ale korygowanie błędów w atmosferze, a nie chwiejne ręce użytkownika”-mówi BBSO Engineer i główny obserwator, Nicolas Gorceix.
Od wczesnych lat 2000. XX wieku optyka adaptacyjna była używana w dużych teleskopach słonecznych do przywracania obrazów powierzchni Słońca z pełnym potencjałem, umożliwiając teleskopom osiągnięcie ich teoretycznych limitów dyfrakcyjnych – tj., Teoretycznej maksymalnej rozdzielczości systemu optycznego. Od tego czasu systemy te zrewolucjonizowały obserwowanie powierzchni Słońca, ale do tej pory nie były przydatne do obserwacji w koronie; a rozdzielczość funkcji poza kończynami słonecznymi stagnowała w rzędu 1000 kilometrów lub gorzej – poziomy osiągnięte 80 lat temu.
„Nowy koronalny adaptacyjny system optyki zamyka tę dziesięcioletnią lukę i dostarcza obrazy cech koronalnych z rozdzielczością 63 kilometra-teoretyczna limit 1,6-metrowego teleskopu słonecznego Goode”-mówi Thomas Rimmele, główny technolog NSO, który zbudował pierwszą operacyjną optyczną optykę Słońca i motywował rozwój.
Implikacje dla przyszłości
Koronalna adaptacyjna optyka jest teraz dostępna w GST. „Ten postęp technologiczny jest zmieniający grę, wiele do odkrycia, gdy zwiększasz rozdzielczość 10”, mówi Schmidt.
Zespół wie teraz, jak przezwyciężyć limit rozdzielczości nałożony przez najniższy region atmosfery Ziemi-tj. Troposfera-na temat obserwacji poza kończyną słoneczną i pracuje nad zastosowaniem technologii na 4-metrowym teleskopie Solar Solar NSF Daniel K. inouye, zbudowany i obsługiwany przez ENSO w Maui, Hawai? I. Największy na świecie teleskop słoneczny zobaczyłby jeszcze mniejsze szczegóły w atmosferze Słońca.
„Ta transformacyjna technologia, która prawdopodobnie zostanie przyjęta w obserwatoriach na całym świecie, jest gotowa przekształcić naziemną astronomię słoneczną”-mówi Philip R. Goode, wybitny profesor badań fizyki w NJIT-CSTR i były dyrektor w BBSO, który współautor badania. „Dzięki koronalnej adaptacyjnej optyce, która działa, oznacza to początek nowej ery w fizyce słonecznej, obiecując wiele innych odkryć w nadchodzących latach i dziesięcioleciach”.
Autorzy to: Dirk Schmidt (NSO), Thomas A. Schad (NSO), Vasyl Yurchyshin (NJIT), Nicolas Gorceix (NJIT), Thomas R. Rimmele (NSO) i Philip R. Goode (NJIT).