Das größte Sonnenteleskop der Welt erhebt sich 10.000 Fuß über den sonnenverbrannten Gesichtern von 2,2 Millionen Touristen pro Jahr und wird auf dem Haleakala-Krater in Maui, Hawaii, gebaut. Vergessen Sie all diese Ermahnungen, niemals in die Sonne zu starren. Astronomen können die Chance kaum erwarten.
Das nach dem verstorbenen Senator Daniel Inouye benannte Daniel K. Inouye Solar Telescope oder DKIST wird das weltweit führende bodengestützte Sonnenobservatorium der Welt sein. Mit seinem 4 Meter (157,5 Zoll) großen Hauptspiegel ist DKIST in der Lage, Merkmale bis zu 0,03 Bogensekunden oder nur 20-70 km (12-44 Meilen) Breite an der Sonnenoberfläche zu unterscheiden. Um solch fantastische Auflösungen zu erreichen, verwendet das Teleskop die neuesten Adaptive Optik-Technologie die Unschärfeeffekte der Atmosphäre mit einem computergesteuerten, verformbaren Spiegel aufzuheben.
Extreme Nahaufnahme eines Sonnenflecks, der den dunklen, zentralen Kernschatten (oben) gefiederten Halbschatten und einzelne Körnchen oder heißes Gas zeigt. DKIST wird die Entwicklung der Feinstruktur von Sonnenflecken erfassen und schließlich ihren physikalischen Ursprung verstehen. Bildnachweis: NSO Dunn Solar Telescope, mit freundlicher Genehmigung von Thomas Rimmele
Bedenken Sie, dass die kleinsten sichtbaren Merkmale in großen Amateurteleskopen Sonnengranulat , heiße Gassäulen, die aus dem Inneren der Sonne aufsteigen. Jedes erstreckt sich über etwa 1.500 km und verleiht der Sonnenoberfläche zusammen die Textur von fein geätztem Glas. DKIST löst mehr als 60-mal kleinere Features auf. Das derzeit größte der Sonne gewidmete Teleskop ist das McMath-Pierce Sonnenteleskop , das seit 1962 mit seinem 1,6-Meter-Spiegel aus Kitt Peak, Arizona, den Heimstar im Auge behält.
Observatoriumsausschnitt, der Licht zeigt, das oben in die Kuppel eindringt und vom Hauptspiegel gesammelt wird, das zu einem Sekundärspiegel und von dort durch eine Reihe kleinerer Spiegel zur darunter liegenden Wissenschaftsgalerie reflektiert wird. Der Einschub zeigt den Lichtweg detaillierter, einschließlich des verformbaren Spiegels, der die Unschärfeeffekte atmosphärischer Turbulenzen aufhebt. Beachten Sie, dass der Sekundärspiegel ohne Hindernisse zwischen ihm und dem Hauptspiegel versetzt ist, die ansonsten die Fähigkeit des Teleskops zur Auflösung feiner Details beeinträchtigen würden. Credit: L. Phelps mit Erweiterungen des Autors
DKIST wird sich auf drei Schlüsselbereiche konzentrieren: Was ist die Natur des Sonnenmagnetismus; wie kontrolliert dieser Magnetismus unseren Stern; und wie können wir seine sich ändernden Ergebnisse, die sich auf die Erde auswirken, modellieren und vorhersagen? Astronomen hoffen auf eine klare Lösung Solarflussröhren – Magnetfeldkonzentrationen nahe der Sonnenoberfläche – gelten als Bausteine magnetischer Strukturen in der Atmosphäre.
Uns fehlt immer noch ein vollständiges Verständnis dafür, wie Energie im turbulenten, aufgewühlten Inneren der Sonne auf magnetische Felder übertragen wird. Das Erdmagnetfeld beträgt an der Oberfläche etwa 0,5 Gauss. Felder innerhalb von Sonnenflecken können von 1.500 bis 3.000 Gauss reichen – etwa der Stärke eines Stabmagneten, aber in einer Region, die mehrfach größer als die Erde ist.
Ein Test des Interferenzfilters DKIST Visible Broadband Imager im Jahr 2012 zeigt, dass Material vom äußeren Halbschatten eines Sonnenflecks in die umgebenden Sonnengase fließt. Kredit: NSO
Ein besseres Verständnis kleiner magnetischer Strukturen, die zu klein sind, um mit aktuellen Teleskopen aufgelöst zu werden, wird dazu beitragen, breitere Phänomene wie die Bildung von Sonnenflecken, die Erwärmung der Sonnenkorona und die Variationen der Sonnenenergie zu verstehen. Die Solarkonstante , die Strahlungsmenge, die wir von der Sonne erhalten, nimmt mit zunehmender Sonnenaktivität wie Flecken und Fackeln zu. Da die kleinsten magnetischen Elemente den größten Beitrag zu diesem Anstieg leisten, wird DKIST das erste Teleskop sein, das diese Strukturen direkt abbilden und untersuchen kann und Astronomen dabei hilft zu verstehen, wie Variationen der Sonnenstrahlung zu Klimaänderungen führen können.
Links – Solare Photosphäre, die helle Strukturen zwischen Körnchen zeigt, die mit Magnetfeldern verbunden sind, die von unten nach oben sprudeln. Rechts – Computermodell einer Magnetflussröhre, die aus der Konvektion aufsteigt
Zone in die Photosphäre. Flussrohre gelten als wichtig
Leitung für den Energiefluss vom solaren Inneren zum heißen Äußeren
Atmosphäre, aber unterhalb der Auflösungsgrenze
in aktuellen Teleskopen. Bildnachweis: Paxman, Seldin, Keller / O. Steiner
DKIST wird seine Arbeit auf schnellen Zeitskalen durchführen und alle 3 Sekunden Bilder aufnehmen. Zum Vergleich: Das umlaufende Solar Dynamics Observatory der NASA macht alle 10 Sekunden Bilder in 8 verschiedenen Wellenlängen, STEREO alle 3 Minuten ein Bild und SOHO (Solar Heliospheric Observatory) alle 12 Minuten. Die schnelle Aufnahmefähigkeit wird DKIST helfen, sich schnell entwickelnde Strukturen auf der Sonnenoberfläche und der unteren Atmosphäre in einer Vielzahl von Lichtwellenlängen von nahem Ultraviolett bis tiefem Infrarot aufzulösen, dank der außergewöhnlich sauberen und trockenen Luft, die durch seine Grabungen in großer Höhe ermöglicht wird.
DKIST wird im Observatoriumskomplex am Haleakala-Krater auf Maui, Hawaii gebaut. Der Maui Space Surveillance Complex ist die große Struktur rechts von der Mitte. Foto nehmen Oktober 2013. Bildnachweis: Bob King
Das neue Sonnenteleskop wird sich in bester Gesellschaft befinden, unweit des aktuellen Mees Solar Observatory und nur einen Steinwurf von der Panorama-Vermessungsteleskop und Schnellreaktionssystem (Pan-STARRS) Teleskop, das 79 Zoll (2 Meter) Faulkes-Teleskop Nord und Weltraumüberwachungskomplex Maui die vom Menschen verursachten Orbitaltrümmer im Auge behält. Touristen zum Mt. Haleakala, einem beliebten Ziel für Touristen, können bei einer Wanderung in der kühlen Luft, für die Haleakala berühmt ist, zusehen, wie er in den nächsten Jahren Gestalt annimmt.
Am 31. August 2012 brach ein langer Faden aus Sonnenmaterial als koronaler Massenauswurf (CME) mit einer Geschwindigkeit von über 900 Meilen pro Sekunde in den Weltraum aus. Durch die Sondierung von Sonnengasen mit hoher Auflösung und schnellen Zeitskalen mit den Hochleistungsoptiken und Spektrographen des DKIST hoffen Astronomen, die ersten Regungen dieser riesigen Sonnenenergieausbrüche besser zu verstehen. Bildnachweis: NASA
Ich hörte zum ersten Mal von einem stämmigen Fremden mit wild aussehenden Tattoos vom DKIST-Teleskop. Meine Frau und ich haben letzten Herbst auf Maui Urlaub gemacht. Eines Nachmittags, als wir Surfern in der Nähe der Strandstadt Paia beim Wellenreiten zusahen, hörte dieser große Kerl, wie wir Duluth (Minn.), unsere Heimatstadt, erwähnten. Er sagte, er habe eine Zeit lang in Duluth gelebt, bevor er nach Hawaii gezogen sei, und bot uns ein Bier an. Wir kamen ins Gespräch und erfuhren, dass er am „größten Sonnenteleskop der Welt“ als Sicherheitsinspektion arbeitete und 5 Tage die Woche die einstündige Fahrt auf den Berg machte. Ich habe es mir angeschaut und er hatte vollkommen recht.
Das Daniel K. Inouye Solar Telescope (ehemals Advanced Technology Solar Telescope) wird von einem Konsortium unter der Leitung des National Solar Observatory entwickelt, das aus der University of Chicago, dem New Jersey Institute of Technology, der University of Hawaii, dem High Altitude Observatory, NASA, US Air Force und andere. Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter HIER .
Der Bau eines großen Sonnenobservatoriums auf einer Insel, die für ihr sonniges, warmes Klima bekannt ist, hat Poesie. Während Urlauber am Kaanapali Beach aussteigen, um die winterliche Kälte zu überwinden, werden Astronomen 80 Meilen entfernt und in einer Höhe von 10.000 Füßen bei der Arbeit sein, um Geheimnisse aus dem feurigen Lichtball zu entlocken, der die Brandung und das Zielfernrohr gleichermaßen beleuchtet.