Солнечный телескоп Дэниела К. Иноуе NSF представляет свою первую карту сигналов солнечного магнитного поля, измеренных с использованием эффекта Зеемана. Эффект Зеемана поляризует излучение короны, которое можно измерить только с помощью дальнейших разработок Солнечного телескопа Иноуе, поскольку его сигналы составляют всего несколько частей на миллиард поверхностной яркости Солнца. На фоновом изображении показана область, подробно наблюдаемая Иноуе, полученная в ультрафиолетовом свете Обсерваторией солнечной динамики НАСА. Фото предоставлено: NSF/NSO/AURA
Солнечный телескоп Дэниела К. Иноуе, самый мощный солнечный телескоп в мире, управляемый Национальной солнечной обсерваторией NSF (NSO), совершил крупный прорыв в физике Солнца, успешно создав первые подробные карты корональных магнитных полей Солнца.
Эта веха под руководством д-ра. В статье, опубликованной в журнале Science Advances, младший астроном NSO Том Шад обещает лучшее понимание солнечной атмосферы и влияния ее меняющихся условий на земное общество, зависящее от технологий.
Корона, внешняя атмосфера Солнца, сильно влияет на солнечные ветры и явления космической погоды, такие как солнечные вспышки и выбросы корональной массы. Однако магнитные силы, вызывающие эти события и корону, трудно измерить.
Телескоп непосредственно нанес на карту силу магнитного поля солнечной короны, внешней части солнечной атмосферы, которая видна во время полного солнечного затмения. Этот прорыв обещает улучшить наше понимание космической погоды и ее влияния на технологически зависимое общество Земли.
Корона: стартовая площадка космической погоды
Магнитное поле Солнца создает в его атмосфере области, часто вызванные солнечными пятнами, которые хранят огромное количество энергии, которая питает взрывные солнечные бури и определяет космическую погоду.
Корона, внешняя атмосфера Солнца, представляет собой перегретую область, где раскрываются эти магнитные тайны. Картирование корональных магнитных полей имеет решающее значение для понимания и прогнозирования космической погоды, а также для защиты наших технологий на Земле и в космосе.
Почему это важно
Магнитное поле Земли защищает нас от солнечных ветров, защищает нашу атмосферу и делает жизнь возможной. Однако электромагнитные поля и энергетические частицы от сильных солнечных вспышек могут вывести из строя спутники, электросети и другие системы, которые нам нужны в нашем все более технологичном обществе.
Понимание этих динамических взаимодействий, которые меняются во времени от дней до столетий, имеет решающее значение для обеспечения безопасности нашей инфраструктуры и нашего нынешнего образа жизни.
Измерение магнитных свойств короны уже давно является проблемой для астрономов и уже давно бросает вызов ограничениям технологий. Сегодня Солнечный телескоп Иноуэ является самым современным объектом для изучения короны и сделал решающий первый шаг на пути к разгадке этих загадок, создав свои первые — самые подробные на сегодняшний день карты — магнитного поля короны.
Первые карты магнитного поля короны, полученные солнечным телескопом Иноуе.
С 1950-х годов физики Солнца составляли карты магнитных полей на поверхности Солнца и получали от них ценную информацию. Однако уже давно существует потребность в картах магнитного поля в зонах над поверхностью, таких как корона, поскольку именно там формируются солнечные бури. Иноуе, расположенный недалеко от вершины Халеакала на острове Мауи, Гавайи, теперь предлагает возможность удовлетворить эту острую потребность.
Иноуе создал свои первые подробные карты магнитного поля солнечной короны, используя эффект Зеемана, который измеряет магнитные свойства путем наблюдения за расщеплением спектральных линий. Спектральные линии — это отдельные линии, которые возникают на определенных длинах волн в электромагнитном спектре и представляют собой свет, поглощаемый или излучаемый атомами или молекулами.
Эти линии действуют как «отпечатки пальцев», поскольку они уникальны для каждого атома или молекулы. Это позволяет ученым определять химический состав и физические свойства небесных тел на основе их спектров. Когда эти линии подвергаются воздействию магнитного поля, подобного солнечному, они разделяются, что дает нам представление о магнитных свойствах объекта.
Предыдущим попыткам обнаружить эти сигналы, о которых в последний раз сообщалось два десятилетия назад, не хватало детализации и регулярности, необходимых для комплексных научных исследований. Сегодня непревзойденные возможности Inouye позволяют проводить детальные и регулярные исследования этих важных сигналов.
Технологическое чудо
Обычно во время полного солнечного затмения вы можете видеть только солнечную корону — область, в миллион раз более тусклую, чем солнечный диск. Тогда большая часть солнечного света блокируется, и небо над Землей становится темным.
Иноуе, с другой стороны, использует технику, называемую коронографией, для создания искусственных затмений, что позволяет ему обнаруживать чрезвычайно слабые поляризованные сигналы — в миллиард раз слабее, чем солнечный диск. Это подчеркивает его беспрецедентную чувствительность и закрепляет его статус уникального окна в нашу родную звезду.
Телескоп Иноуе достигает этого с помощью криогенного спектрополяриметра ближнего инфракрасного диапазона (Cryo-NIRSP), одного из основных инструментов телескопа, используемых для изучения короны и составления карт ее магнитных полей. Этот инструмент был спроектирован и изготовлен Институтом астрономии Гавайского университета.
«Успех Иноуе в составлении карты корональных магнитных полей Солнца является свидетельством инновационного дизайна и возможностей этой новаторской, уникальной обсерватории», — сказал Том Шад, ученый из NSO и первый автор исследования. «Этот прорыв обещает значительно улучшить наше понимание солнечной атмосферы и ее влияния на нашу Солнечную систему».
Перспективы на будущее
Эта веха знаменует начало новой эры в физике Солнца. Успех Иноуе в составлении карты корональных магнитных полей Солнца укрепляет его видение и миссию и открывает новые возможности в понимании влияния Солнца на космическую погоду.
«Подобно тому, как подробные карты поверхности и атмосферы Земли позволили более точно прогнозировать погоду, эта удивительно полная карта магнитных полей солнечной короны поможет нам лучше прогнозировать солнечные бури и космическую погоду», — говорит доктор. Кэрри Блэк, программный директор NSF для NSO.
«Невидимые, но феноменально мощные силы, отраженные на этой карте, будут способствовать развитию солнечной физики в следующем столетии и за его пределами».
Кристоф Келлер, директор НСО, сказал: «Картирование силы магнитного поля в короне является фундаментальным научным прорывом не только для исследований Солнца, но и для астрономии в целом».
«Это начало новой эры, в которой мы поймем, как магнитные поля звезд влияют на планеты здесь, в нашей солнечной системе и в тысячах известных нам сегодня экзопланетных систем».
Текущие и будущие исследования позволят усовершенствовать диагностические инструменты и методы, что приведет к более глубокому пониманию магнитной среды Солнца и ее воздействия на Землю и нашу Солнечную систему.
Информация от: Ассоциацией университетов астрономических исследований.
