Cosa fa il telescopio solare Inouye che altri telescopi non fanno?
Il Telescopio solare Daniel K. Inouye della NSF è innovativo in più di un modo. Il suo specchio principale di tredici piedi raccoglierà più luce solare di qualsiasi altro telescopio solare al mondo. Questo significa che ci darà la più alta risoluzione, più nitide, immagini del Sole mai scattate. Il telescopio solare Inouye impiega una combinazione di un design unico telescopio “fuori asse”, per ridurre la luce diffusa, e tecniche all’avanguardia per misurare la luce filtrata dai campi magnetici del sole, per produrre le prime misurazioni in corso di campi magnetici nell’atmosfera del nostro Sole, o”corona”.
In particolare, il telescopio fornirà misurazioni giornaliere della corona interna del sole, una regione normalmente osservabile solo durante un’eclissi solare. Fornire questo tipo di dati polarizzati attraverso l’atmosfera del sole consente agli scienziati di studiare il suo campo magnetico alla scala fondamentale che i processi fisici stanno avvenendo. Questa è la chiave per capire meglio come i campi magnetici vengono creati e distrutti. Comprendere questi processi è essenziale per fornire una piattaforma per lo sviluppo di strumentazione nuova e migliorata mentre continuiamo a saperne di più sulla nostra stella.
Perché abbiamo bisogno del telescopio solare Inouye?
Viviamo nell’atmosfera di una stella, il Sole. Ha un’enorme influenza sulle nostre vite, influenzando tutto, dal cibo che mangiamo, alla tecnologia da cui dipendiamo. Il telescopio solare Inouye è fondamentale per comprendere la fisica del sole, cosa lo guida e come si evolve. Il telescopio permetterà agli scienziati di studiare il campo magnetico del Sole in un modo che nessun altro telescopio solare ha prima. Sappiamo che il campo magnetico è una parte essenziale del comportamento dinamico del Sole, ma c’è ancora molto che non sappiamo su come questo magnetismo cambia. Capire questo è la chiave per fare previsioni su come il sole si è comportato in passato, come si comporterà in futuro, e gli effetti che avrà. Oltre a tutto ciò, ciò che impariamo dal Telescopio solare Inouye ci guiderà nella nostra comprensione di come il sole e le altre stelle influenzano il clima dei loro pianeti su lunghe scale temporali, scale temporali del cosmo.
Perché i telescopi hanno bisogno di grandi specchi? Perché più luce è meglio?
Uno specchio più grande è meglio per lo stesso motivo per cui le tue pupille diventano più grandi al buio. Più grandi diventano le pupille, più luce catturano. Questo ti aiuta a vedere nel miglior modo possibile in condizioni in cui la luce è limitata. Specchi e aperture più grandi nei telescopi funzionano in modo simile. Catturano più luce per aiutarci a vedere oggetti molto deboli e distanti. Con il telescopio solare Inouye, ogni raggio di luce è prezioso. La luce del sole è divisa tra più strumenti in modo che possiamo raccogliere dati in molti modi diversi allo stesso tempo.
Perché non abbiamo fatto lo specchio più grande, per vedere ancora di più?
Raccogliere la luce solare significa raccogliere molto calore! Così com’è, una delle principali sfide tecnologiche del telescopio solare Inouye sta affrontando il calore. Rendere lo specchio più grande significa raccogliere più luce solare e quindi ancora più calore! La dimensione dello specchio dell’osservatorio-quasi 14 — ft-colpisce un buon equilibrio tra il controllo delle sfide di riscaldamento, e ci dà dati sorprendenti. Così com’è, lo specchio principale ha sette volte l’area di raccolta del prossimo più grande telescopio solare!
In che modo lo studio del Sole ci dice delle proprietà di altre stelle?
Il Sole è l’unica stella dell’intero universo la cui superficie possiamo attualmente vedere in qualsiasi tipo di dettaglio. È abbastanza vicino a noi qui sulla Terra che possiamo vedere le sue macchie solari e filamenti, i suoi razzi e le sue eruzioni. Naturalmente il Sole è solo uno dei miliardi di stelle, ma imparare ciò che possiamo dal Sole ci aiuta a capire le caratteristiche fisiche di altre stelle come il loro magnetismo, l’atmosfera e i livelli di attività stellare.
Perché costruire su Haleakalā?
Haleakalā è un vulcano a scudo ad alta quota circondato dall’oceano. Questa geografia unica offre un sito 10.023 piedi sopra le nuvole, con un cielo blu chiaro e un’atmosfera stabile che è relativamente privo di polvere. Haleakalā un luogo particolarmente speciale per l’astronomia solare. Questi venti portano aria fresca da nord-est e forniscono un flusso di vento ottimale sulla montagna. I venti sono laminari, o lisci, con bassi livelli di turbolenza. La turbolenza causata dal tempo in continua evoluzione della Terra distorce i raggi luminosi da un momento all’altro. Questa distorsione è ciò che causa lo scintillio di stelle lontane. Ma le stelle non “brillano” allo stesso modo su Haleakalā.
Come hanno fatto a far entrare il telescopio nella cupola?
Il Telescope Mount Assembly (TMA) – l’estremità superiore del telescopio solare Inouye – è stato progettato e costruito da Ingersoll Machine Tools, un produttore situato a Rockford, Illinois. Il TMA è stato costruito da zero nella struttura di Ingersoll. Una volta testato e trovato per soddisfare le specifiche richieste, il TMA è stato smontato e spedito attraverso l’oceano a Hawai’i. Le parti TMA sono stati sollevati alla cupola utilizzando un ascensore idraulico al di fuori della struttura. Come una nave in una bottiglia, il TMA è stato riassemblato all’interno della cupola.
Come rivestono lo specchio in modo così preciso?
Lo specchio principale ha un molto sottile (circa un millesimo lo spessore di un capello umano!) rivestimento in alluminio che fornisce una superficie altamente riflettente per la raccolta di preziose particelle di luce. Per garantire la distribuzione uniforme della luce, lo specchio deve essere rivestito in modo molto preciso. In primo luogo, lo specchio viene pulito in più fasi, che include un lavaggio con sapone neutro, seguito da uno scrub chimico e un risciacquo acido. Successivamente, dopo un accurato risciacquo con acqua deionizzata, il vetro viene asciugato con tergicristalli per camere bianche e dato un buff finale con etanolo puro. Nella fase di pulizia finale, una piccola quantità di gas Argon viene introdotta nella camera di rivestimento per creare un plasma che pulisce ionicamente lo specchio. Una volta pulito e ispezionato, l’alluminio viene riscaldato lentamente fino a quando non si liquefa e quindi vaporizza. Il vapore di alluminio riempie la camera di rivestimento e ricopre tutto ciò che incontra, compresa la superficie dello specchio e le pareti della camera. In soli 15 secondi viene raggiunto lo spessore richiesto e lo specchio primario viene alluminato!
Come misuriamo le linee del campo magnetico semplicemente raccogliendo la luce?
Come sulla Terra, le linee del campo magnetico sul Sole sono invisibili e quindi non possiamo osservarle direttamente. Tuttavia, l’atmosfera solare è costituita da gas ionizzati o carichi chiamati plasma che si intrecciano con i campi magnetici solari in tutta l’atmosfera solare. Il plasma emette luce che viene filtrata dai campi magnetici. Gli strumenti del telescopio solare Inouye osservano questa luce emessa e misurano quanto la luce è polarizzata. Usando la fisica e la matematica, gli scienziati possono quindi calcolare la forza e la direzione del campo magnetico vicino a dove è stata emessa la luce.
In che modo le immagini del Sole ci forniscono dati sulle sue proprietà?
Le immagini del Sole vengono raccolte utilizzando telecamere specializzate che consentono solo determinate lunghezze d’onda o colori della luce nelle telecamere. Sappiamo che certe lunghezze d’onda sono prodotte dal plasma di una specifica temperatura e altezza nell’atmosfera del Sole. Pertanto, le caratteristiche che osserviamo in quelle lunghezze d’onda possono essere considerate quelle temperature e altezze. Ad esempio, sappiamo che una macchia scura in un’immagine H-alfa significa che è probabile che ci sia del gas freddo lì, che assorbe la luce che stiamo cercando di catturare e rende quella macchia scura. Studiando la differenza di luminosità nell’immagine e come l’immagine cambia nel tempo (ad esempio una sequenza video), possiamo ottenere una comprensione dettagliata delle dinamiche che avvengono sul Sole.
Chi può usare il telescopio solare Inouye?
Scienziati di tutto il mondo potranno fare domanda per fare osservazioni con il Telescopio solare Inouye. Tuttavia, il telescopio sarà gestito solo da un team di esperti “Operatori del telescopio” e scienziati. Agli operatori viene data una guida su cosa osservare, quando e come, dal “Time Allocation Committee”, o TAC – un gruppo di esperti di scienza solare sia da NSO che da tutta la più ampia comunità scientifica solare. Il TAC rivedere le applicazioni da scienziati solari e li priorità utilizzando una vasta gamma di fattori.
Come passa la luce attraverso il telescopio?
La prima cosa che la luce in entrata vedrà è lo specchio principale o “Primario”. Questo è il grande specchio di 4 metri per cui l’Inouye è famoso. Successivamente, la luce è focalizzata su un punto molto caldo, dove viene posizionato il “heat stop”. Questo è un elemento vitale del sistema che respinge la maggior parte del calore, rendendo sicuro il passaggio del resto della luce nel sistema senza danneggiare l’ottica delicata. La luce viene fatta passare attraverso il telescopio utilizzando una serie di specchi essenziali che preparano la luce per le telecamere di Inouye. La luce viene diretta verso il basso nello strumento, o laboratorio” Coudé ” dove viene accuratamente divisa utilizzando l’ottica di distribuzione dello strumento di struttura, o FIDO. FIDO è costituito da una serie di ottiche specializzate, come beamsplitters, finestre e specchi. Disponendo questi strumenti ottici in modi diversi, diverse parti della luce solare in entrata vengono alimentate in diverse telecamere scientifiche.
Come impediscono agli specchi di fondersi o deformarsi?
Puntare uno specchio di 13 piedi (4 metri) direttamente al Sole presenta molte sfide, non ultima delle quali è il controllo del calore. Ciò richiede strategie di raffreddamento innovative per evitare di danneggiare apparecchiature e specchi del telescopio delicati. Più di sette miglia di tubazioni distribuiscono refrigerante in tutto l’osservatorio. Il refrigerante-dynalene – è parzialmente raffreddato dal ghiaccio, che viene creato all’osservatorio durante la notte. Il refrigerante è distribuito in tutto l’osservatorio e viene alimentato attraverso la parte posteriore dei primi due specchi, quelli più sensibili alle alte temperature.