Kính thiên văn mặt trời Daniel K. Inouye (DKIST), kính viễn vọng mặt trời lớn nhất thế giới, đã chụp được hình ảnh đầu tiên về mặt trời - hình ảnh có độ phân giải cao nhất của ngôi sao của chúng tôi cho đến nay - tháng trước.
Hình ảnh bắt đầu những gì các nhà khoa học hy vọng sẽ là một nghiên cứu gần 50 năm về ngôi sao quan trọng nhất Trái đất. Những hình ảnh mới tiết lộ các cấu trúc từ tính nhỏ đến từng chi tiết đáng kinh ngạc. Khi công trình trên kính viễn vọng 4 mét uốn lượn trên đỉnh Haleakala trên đảo Maui của Hawaii, nhiều thiết bị của kính viễn vọng sẽ bắt đầu xuất hiện trực tuyến, tăng khả năng làm sáng tỏ mặt trời đang hoạt động.
Độ phân giải và độ nhạy độc đáo của Inouye sẽ cho phép nó thăm dò từ trường của mặt trời lần đầu tiên khi nó nghiên cứu các hoạt động điều khiển không gian thời tiết trong khu phố của Trái đất. Các hạt tích điện rơi ra từ mặt trời có thể cản trở các vệ tinh cơ học, lưới điện và cơ sở hạ tầng liên lạc của Trái đất. Kính viễn vọng mới cũng sẽ đi sâu vào một trong những bí ẩn mặt trời phản trực giác nhất: tại sao mặt trờihoặc lớp ngoài, nóng hơn bề mặt nhìn thấy của nó.
"Đây là những hình ảnh và phim có độ phân giải cao nhất của bề mặt mặt trời từng được chụp", giám đốc Inouye Thomas Rimmele nói trong cuộc họp báo vào thứ Sáu (24/1). "Cho đến nay, chúng ta mới thấy phần nổi của tảng băng chìm."
"Một con dao quân đội Thụy Sĩ"
Việc xây dựng bắt đầu trên Kính thiên văn Mặt trời Inouye vào năm 2012. Kể từ đó, kính thiên văn vẫn duy trì ngân sách và đúng tiến độ, theo Dave Boboltz, giám đốc chương trình của Phòng Thiên văn học Quỹ Khoa học Quốc gia.
Kính viễn vọng đã chụp được hình ảnh mới được phát hành, đây là hình ảnh kỹ thuật đầu tiên của nó, vào ngày 10 tháng 12 năm 2019, nhưng đài quan sát vẫn chưa hoàn thành. Chỉ có một thiết bị duy nhất, Trình xem băng thông rộng có thể nhìn thấy (VBI), hoạt động tại thời điểm đó. VBI chụp ảnh độ phân giải cực cao của bề mặt mặt trời và bầu khí quyển thấp hơn.
Thiết bị thứ hai của đài thiên văn, Máy đo phân cực quang nhìn thấy được (VISP), bắt đầu hoạt động vào thứ năm (23/1). Giống như lăng kính, VISP phân tách ánh sáng thành các màu thành phần của nó để cung cấp các phép đo chính xác về các đặc tính của nó dọc theo nhiều bước sóng. Các công cụ còn lại sẽ được bật khi việc xây dựng tiếp tục trên tòa nhà 13 tầng, với các hoạt động đầy đủ được lên kế hoạch bắt đầu vào tháng 7 năm 2020.
"Bây giờ chúng ta đang ở giai đoạn nước rút cuối cùng của một cuộc đua marathon rất dài", Rimmele nói.
Những hình ảnh ánh sáng đầu tiên được chụp là hình ảnh màu giả của mặt trời. Bởi vì tòa nhà vẫn đang được xây dựng, hình ảnh chỉ được xử lý chứ không được phân tích cho kết quả khoa học. Tuy nhiên, Rimmele nói rằng cấu trúc từ tính mà trước đây xuất hiện trong ảnh mặt trời khi các điểm sáng đơn lẻ hiện có thể nhìn thấy dưới dạng một số cấu trúc nhỏ hơn, cung cấp gợi ý về khả năng của kính viễn vọng mặt trời mới.
Thiết bị tiếp theo sẽ được đưa lên đỉnh sẽ là Máy quang phổ hồng ngoại gần cực quang, sẽ nghiên cứu bầu khí quyển mặt trời ở bước sóng hồng ngoại, để thăm dò từ trường trong corona của mặt trời trên một trường nhìn rộng. Ngay sau đó, Máy quang phổ cận hồng ngoại Diffraction Limited sẽ đến, cuối cùng sử dụng sợi quang để thu thập dữ liệu quang phổ tại mọi điểm trong hình ảnh mặt trời hai chiều, cho phép nó đo đồng thời thông tin không gian và quang phổ. Công cụ cuối cùng, Bộ lọc có thể điều chỉnh được, sẽ chụp được những hình ảnh có độ phân giải rất cao của mặt trời trong khi thực hiện quét tốc độ cao của ánh sáng có thể xác định các nguyên tử và phân tử.
Inouye có nghĩa là hoạt động trong 44 năm, bao gồm hai trong số 22 năm của mặt trời chu kỳ mặt trời. Bộ công cụ của nó có thể sẽ thay đổi theo thời gian.
"Sức mạnh thực sự trong Kính thiên văn Mặt trời Inouye là tính linh hoạt, khả năng nâng cấp của nó," Boboltz nói. "Nó giống như có một con dao quân đội Thụy Sĩ để nghiên cứu mặt trời."
Giải quyết năng lượng mặt trời
Mặt trời liên tục chiếu vật chất vào không gian theo mọi hướng. Gió mặt trời đang diễn ra này tương tác với từ trường của Trái đất, gây ra cực quang.
Các vụ nổ khác là kịch tính hơn. Thỉnh thoảng, mặt trời sẽ phun ra những khối plasma lớn và các hạt được gọi là phóng xạ khối vành (CME); nếu chúng tiếp cận Trái đất, chúng có thể ảnh hưởng đến các vệ tinh và lưới điện, với sự cố mất điện mạnh nhất. Một trong những thảm họa hiện đại nổi tiếng nhất xảy ra vào năm 1989 khi một cơn bão địa từ tấn công Quebec, gây ra sự cố mất điện kéo dài 9 giờ trên toàn lãnh thổ Canada. Các nghiên cứu đã đặt ra chi phí cho sự mất điện trên diện rộng từ hàng chục tỷ đến hàng nghìn tỷ đô la, tùy thuộc vào hoàn cảnh.
Những ảnh hưởng như vậy có thể trở nên nghiêm trọng hơn. "Sự phụ thuộc ngày càng mở rộng của chúng tôi vào công nghệ làm tăng đáng kể tính dễ bị tổn thương của chúng tôi đối với thời tiết không gian", Boboltz nói.
Các tác động có thể nhỏ nhưng tàn phá. Vào tháng 9 năm 2017, khi một bộ ba cơn bão tiến lên khắp vùng Caribbean, các cơn bão mặt trời đã gây ra nhiều lần tắt radio ở phía nắng của Trái đất. Nhiều lần tắt radio đã tạm dừng liên lạc trong thời gian nguy hiểm, đôi khi kéo dài tới 8 giờ.
"Một sự kiện xảy ra tự nhiên trên Trái đất và một sự kiện tự nhiên trên mặt trời, khi kết hợp lại, đại diện cho một mối đe dọa lớn hơn nhiều đối với xã hội của chúng ta", Giám đốc Quỹ Khoa học Quốc gia Valentin Pillet nói trong cuộc họp báo.
Kính thiên văn Inouye sẽ cho phép các nhà thiên văn học tìm hiểu thêm về những gì thúc đẩy thời tiết không gian. Sự hiểu biết này có thể giúp tăng tốc dự đoán cho các sự kiện cực đoan nhất, cho phép phản ứng nhanh hơn trong các tình huống nguy hiểm.
Inouye sẽ không hành động một mình để thực hiện điều này. "Để thực sự hiểu các trình điều khiển và tác động của thời tiết không gian, chúng ta cần sử dụng hai phương pháp bổ sung", Pillet nói. Inouye sẽ xử lý đầu tiên, thực hiện các quan sát sâu về bề mặt từ tính của mặt trời.
Cách tiếp cận thứ hai yêu cầu gửi tàu vũ trụ gần mặt trời.
NASA Đầu dò năng lượng mặt trời Parker ra mắt vào năm 2018 và sẽ nhận được trong vòng 4 triệu dặm (6 triệu km) ở cách tiếp cận gần gũi nhất của mình cho ngôi sao. Vào tháng 2, NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu sẽ ra mắt Tàu quỹ đạo năng lượng mặt trời, một nhiệm vụ chuyên nghiên cứu về vũ trụ của mặt trời, bong bóng của các hạt tích điện thổi vào không gian bởi gió mặt trời.
Bộ ba là "rất bổ sung theo những cách khác nhau," Pillet nói. Trong khi Inouye sẽ cung cấp một cái nhìn chi tiết về từ trường của mặt trời, các sứ mệnh không gian sẽ đặt các quan sát của nó trong bối cảnh với hoạt động của mặt trời và thời tiết mặt trời.
Cùng nhau, "họ sẽ đi đầu trong khám phá trong nửa thế kỷ tới," Pillet nói. "Đó thực sự là một thời gian tuyệt vời để trở thành một nhà thiên văn học mặt trời," ông nói.
"Ngôi nhà của mặt trời"
Haleakala, Hawaii cho "Ngôi nhà của mặt trời", có vẻ như là khung cảnh lý tưởng cho kính viễn vọng mặt trời. Nổi tiếng thế giới với cảnh bình minh ngoạn mục, ngọn núi lửa im lìm nhận về Thêm 15 phút ánh sáng ban ngày hơn phần mực nước biển của đảo Maui.
Theo truyền thống Hawaii, núi lửa lấy tên từ một trò lừa trên mặt trời của vị thần demi Maui. Mẹ của Maui phàn nàn rằng mặt trời tăng vọt trên bầu trời nhanh đến nỗi vải của cô không thể khô. Kẻ lừa đảo trèo lên đỉnh núi và lột mặt trời, từ chối thả nó cho đến khi mặt trời đồng ý chậm lại. Để đảm bảo việc thả anh ta, mặt trời đã đồng ý đi chậm hơn cho sáu tháng trong năm.
Ý nghĩa tâm linh của các đỉnh núi Hawaii đã tàn phá các kính thiên văn khác. Cuộc biểu tình về sự hiện diện thiên văn ngày càng tăng trên Mauna Kea tạm dừng thi công của Kính thiên văn Ba mươi mét. Inouye không thoát khỏi sự phản đối. Trong năm 2015 và 2017, hàng trăm người biểu tình đã tập trung để chặn các phương tiện xây dựng di chuyển lên đỉnh của đỉnh.
Kể từ đó, các quan chức của kính viễn vọng đã gặp hai lần một năm với một nhóm người Hawaii bản địa, những người mà họ dự định sẽ mang đến để xem kính viễn vọng đã hoàn thành. Một Trung tâm Hỗ trợ Khoa học mới cũng được xây dựng dưới chân núi để cung cấp hỗ trợ ngoài địa điểm, và đỉnh cao vẫn mở cho những người Hawaii bản địa muốn thực hành tôn giáo của họ trên sườn núi.
Đài quan sát mặt trời quốc gia cũng đã tập hợp một bộ giáo án cho các giáo viên trung học làm nổi bật lịch sử thiên văn học lâu đời của Hawaii trình bày với giáo viên địa phương năm 2019
"Chúng tôi đã có thể giải quyết được rất nhiều sự tranh chấp đó," Boboltz nói.
- Một triệu mạch nước phun plasma từ mặt trời, và các nhà khoa học cuối cùng có thể biết tại sao
- NASA theo dõi các nhiệm vụ để theo dõi các mối đe dọa thời tiết không gian với các vệ tinh nhỏ
- Xem mặt trời lật ra trong chế độ xem vệ tinh mới hoang dã
