Hoạt động của Sun Sun, được biết đến với tên gọi là thời tiết không gian, có tác động đáng kể đến Trái đất và các hành tinh khác của Hệ Mặt trời. Các vụ phun trào định kỳ, còn được gọi là ngọn lửa mặt trời, giải phóng một lượng đáng kể bức xạ điện từ, có thể cản trở mọi thứ từ vệ tinh và di chuyển không khí đến lưới điện. Vì lý do này, các nhà vật lý thiên văn đang cố gắng nhìn rõ hơn về Mặt trời để họ có thể dự đoán các kiểu thời tiết của nó.
Đây là mục đích đằng sau Kính thiên văn mặt trời Daniel K. Inouye (DKIST) 4 mét (13-ft) của NSF - trước đây gọi là Kính viễn vọng Mặt trời Công nghệ Tiên tiến - đặt tại Đài thiên văn Haleakala trên đảo Maui, Hawaii. Gần đây, cơ sở này đã công bố những hình ảnh đầu tiên về bề mặt Sun, cho thấy mức độ chi tiết chưa từng có và đưa ra bản xem trước về những gì kính viễn vọng này sẽ tiết lộ trong những năm tới.
Những hình ảnh này cung cấp một cái nhìn cận cảnh về bề mặt Sun Sun cho thấy plasma hỗn loạn được sắp xếp theo mô hình các cấu trúc giống như tế bào. Những tế bào này là một dấu hiệu của các chuyển động bạo lực vận chuyển plasma mặt trời nóng từ bên trong Mặt trời lên bề mặt. Quá trình này, được gọi là đối lưu, nhìn thấy plasma sáng này nổi lên bề mặt trong các tế bào, sau đó nó nguội đi và chìm xuống dưới bề mặt trong các làn tối.
Bằng cách thu được những loại hình ảnh chính xác và rõ ràng về Mặt trời này, các nhà thiên văn học hy vọng có thể cải thiện sự hiểu biết của họ về quá trình này để họ có thể dự đoán những thay đổi đột ngột của thời tiết không gian. Như France Córdova, giám đốc NSF, đã giải thích:
Kể từ khi NSF bắt đầu làm việc trên kính viễn vọng trên mặt đất này, chúng tôi đã háo hức chờ đợi những hình ảnh đầu tiên. Bây giờ chúng tôi có thể chia sẻ những hình ảnh và video này, đó là chi tiết nhất về mặt trời của chúng tôi cho đến nay. Kính thiên văn mặt trời NSF nhiệt Inouye sẽ có thể lập bản đồ các từ trường bên trong mặt trời mặt trăng, nơi xảy ra các vụ phun trào mặt trời có thể ảnh hưởng đến sự sống trên Trái đất. Kính viễn vọng này sẽ cải thiện sự hiểu biết của chúng ta về những gì thúc đẩy thời tiết không gian và cuối cùng giúp các nhà dự báo dự đoán tốt hơn các cơn bão mặt trời.
Nói một cách dễ hiểu, Mặt trời là một ngôi sao theo trình tự chính loại G (sao lùn vàng) đã tồn tại khoảng 4,6 tỷ năm. Điều này đặt nó khoảng một nửa trong vòng đời của nó, sẽ kéo dài thêm khoảng 5 tỷ năm nữa. Quá trình hợp hạch hạt nhân tự duy trì cung cấp năng lượng cho Mặt trời (và cung cấp tất cả ánh sáng, nhiệt và năng lượng của chúng ta) tiêu thụ khoảng 5 triệu tấn nhiên liệu hydro mỗi giây.
Tất cả năng lượng được tạo ra bởi quá trình này tỏa vào không gian theo mọi hướng và chạm tới rìa của Hệ Mặt trời. Từ những năm 1950, các nhà khoa học đã hiểu rằng Trái đất cư trú trong bầu khí quyển Mặt trời và những thay đổi về thời tiết của nó có tác động sâu sắc đến Trái đất. Ngay cả bây giờ, nhiều thập kỷ sau, có rất nhiều về các quy trình quan trọng nhất của Sun Sun vẫn chưa được biết đến.
Matt Mountain là chủ tịch của Hiệp hội các trường đại học nghiên cứu về thiên văn học, nơi quản lý kính thiên văn mặt trời Inouye. Khi ông giải thích mục tiêu của thiên văn học mặt trời:
Ở trên trái đất, chúng ta có thể dự đoán liệu trời sẽ mưa khá nhiều ở bất cứ đâu trên thế giới và thời tiết không gian chỉ là không có ở đó. Dự đoán của chúng tôi tụt hậu so với thời tiết trên mặt đất 50 năm, nếu không muốn nói là nhiều hơn. Điều chúng ta cần là nắm bắt vật lý cơ bản đằng sau thời tiết vũ trụ và điều này bắt đầu từ mặt trời, đó là điều mà Kính viễn vọng Mặt trời Inouye sẽ nghiên cứu trong nhiều thập kỷ tới.
Các nhà thiên văn học đã xác định rằng chuyển động của plasma Sun Sun có liên quan đến các cơn bão mặt trời vì cách mà chúng làm cho các đường sức từ của Mặt trời bị xoắn và rối. Đo lường và mô tả từ trường Sun Sun là rất quan trọng để xác định nguyên nhân của hoạt động năng lượng mặt trời có hại - một điều mà Kính thiên văn Mặt trời Inouye đủ điều kiện duy nhất.
Theo Thomas Rimmele, giám đốc của Kính viễn vọng Mặt trời Inouye, tất cả đều rơi xuống từ trường Sun Sun. “Để làm sáng tỏ những bí ẩn lớn nhất của mặt trời, chúng ta phải không chỉ có thể nhìn thấy rõ ràng những cấu trúc nhỏ xíu từ 93 triệu dặm nhưng rất chính xác đo cường độ từ trường của họ và hướng gần bề mặt và theo dõi lĩnh vực này vì nó mở rộng ra các triệu -degree corona, bầu không khí bên ngoài của mặt trời.
Một trong những lợi ích lớn nhất đến từ sự hiểu biết tốt hơn về động lực học mặt trời là khả năng dự đoán các sự kiện thời tiết lớn. Hiện tại, chính phủ và các cơ quan không gian có thể dự đoán các sự kiện trước 48 phút. Nhưng nhờ nghiên cứu được thực hiện bởi Kính thiên văn mặt trời Inouye và các đài quan sát mặt trời khác, các nhà thiên văn học mong đợi có được điều này lên tới 48 giờ.
Điều này sẽ cho chúng ta thêm thời gian để đảm bảo rằng những sự kiện này không thể phá hủy lưới điện, cơ sở hạ tầng quan trọng, vệ tinh và trạm vũ trụ. Đương nhiên, công việc giám sát Mặt trời không phải là nhiệm vụ dễ dàng và đi kèm với các mối nguy hiểm. Vì lý do này, Kính thiên văn Mặt trời Inouye thúc đẩy nhiều phát triển gần đây về mặt xây dựng, kỹ thuật và thiên văn học.
Điều này bao gồm gương 4 m (13 ft) (lớn nhất trong số các kính viễn vọng mặt trời), quang học thích nghi để bù cho sự biến dạng gây ra bởi bầu khí quyển Trái đất và điều kiện quan sát nguyên sơ trên đỉnh Haleakala Lần trên 3000 m (10.000 ft). Kính thiên văn cũng dựa vào một số biện pháp bảo vệ để đảm bảo rằng nó không bị quá nóng khi tập trung 13 kilowatt năng lượng mặt trời từ Mặt trời.
Điều này được thực hiện thông qua một hình xuyến bằng kim loại làm mát bằng chất lỏng công nghệ cao (bộ giữ nhiệt nhiệt độ cao) giúp giữ phần lớn ánh sáng mặt trời khỏi gương chính và các tấm làm mát che vòm và giữ nhiệt độ ổn định quanh kính viễn vọng. Bên trong đài quan sát cũng được giữ mát bằng cách sử dụng 11,25 km (7 mi) ống làm mát, được làm lạnh một phần bởi băng tích tụ trong đêm, và cửa chớp bên trong cung cấp lưu thông không khí và bóng râm.
Với khẩu độ lớn nhất của bất kỳ kính viễn vọng mặt trời nào, thiết kế độc đáo và thiết bị hiện đại của nó, Kính thiên văn mặt trời Inouye - lần đầu tiên - sẽ có thể thực hiện các phép đo thách thức nhất về mặt trời, Rimmele nói . Sau hơn 20 năm làm việc bởi một đội ngũ lớn chuyên thiết kế và xây dựng đài quan sát nghiên cứu năng lượng mặt trời hàng đầu, chúng tôi đã gần đến đích. Tôi rất vui mừng khi được định vị để quan sát các vết đen mặt trời đầu tiên của chu kỳ mặt trời mới vừa mới bắt đầu với kính viễn vọng đáng kinh ngạc này.
David Boboltz, một giám đốc chương trình của Khoa Khoa học Thiên văn NSF, cũng chịu trách nhiệm giám sát việc xây dựng và vận hành cơ sở. Như ông đã chỉ ra, những hình ảnh này chỉ là phần nổi của tảng băng đối với Kính thiên văn Mặt trời Inouye:
Sau sáu tháng nữa, nhóm các nhà khoa học, kỹ sư và kỹ thuật viên của Kính viễn vọng Inouye sẽ tiếp tục thử nghiệm và đưa vào sử dụng kính thiên văn để làm cho nó sẵn sàng sử dụng bởi cộng đồng khoa học năng lượng mặt trời quốc tế. Kính thiên văn mặt trời Inouye sẽ thu thập thêm thông tin về mặt trời của chúng ta trong 5 năm đầu tiên của cuộc đời so với tất cả dữ liệu mặt trời được thu thập kể từ khi Galileo lần đầu tiên chỉ một kính viễn vọng vào mặt trời vào năm 1612.
Kính thiên văn mặt trời Inouye là một phần của bộ ba thiết bị đã sẵn sàng cách mạng hóa thiên văn học mặt trời trong những năm tới. Nó được tham gia bởi NASA thăm dò năng lượng mặt trời của NASA Parker (hiện đang quay quanh Mặt trời) và Tàu quỹ đạo mặt trời ESA / NASA (sắp được ra mắt). Như Valentin Pillet đã tóm tắt (giám đốc của Đài thiên văn mặt trời quốc gia NSF), đó là một thời gian thú vị để trở thành một nhà vật lý mặt trời:
Kính viễn vọng Mặt trời Inouye sẽ cung cấp khả năng viễn thám các lớp bên ngoài của mặt trời và các quá trình từ tính xảy ra trong chúng. Các quá trình này lan truyền vào hệ mặt trời nơi các nhiệm vụ của tàu thăm dò mặt trời Parker và tàu quỹ đạo mặt trời sẽ đo lường hậu quả của chúng. Nhìn chung, họ tạo thành một sứ giả thực sự đa nhiệm vụ để hiểu làm thế nào các ngôi sao và các hành tinh của chúng được kết nối với nhau từ tính.
