La actividad del Sol, conocida como "clima espacial", tiene un efecto significativo en la Tierra y los otros planetas del Sistema Solar. Las erupciones periódicas, también conocidas como erupciones solares, liberan cantidades considerables de radiación electromagnética, que puede interferir con todo, desde satélites y viajes aéreos hasta redes eléctricas. Por esta razón, los astrofísicos están tratando de ver mejor el Sol para poder predecir sus patrones climáticos.
Este es el propósito del telescopio solar Daniel K. Inouye (DKIST) de 4 metros (13 pies) de NSF, anteriormente conocido como el Telescopio solar de tecnología avanzada, que se encuentra en el Observatorio Haleakala en la isla de Maui, Hawai. Recientemente, esta instalación lanzó sus primeras imágenes de la superficie del Sol, que revelan un nivel de detalle sin precedentes y ofrecen una vista previa de lo que este telescopio revelará en los próximos años.
Estas imágenes proporcionan una vista de primer plano de la superficie del Sol que muestra plasma turbulento dispuesto en un patrón de estructuras similares a células. Estas células son una indicación de movimientos violentos que transportan plasma solar caliente desde el interior del Sol a la superficie. Este proceso, conocido como convección, ve cómo este plasma brillante sube a la superficie en las células, donde luego se enfría y se hunde debajo de la superficie en calles oscuras.
Al obtener este tipo de imágenes precisas y claras del Sol, los astrónomos esperan poder mejorar su comprensión de este proceso para poder predecir cambios repentinos en el clima espacial. Como explicó Francia Córdova, directora de la NSF:
“Desde que NSF comenzó a trabajar en este telescopio terrestre, hemos esperado ansiosamente las primeras imágenes. Ahora podemos compartir estas imágenes y videos, que son los más detallados de nuestro sol hasta la fecha. El Telescopio Solar Inouye de NSF podrá mapear los campos magnéticos dentro de la corona del sol, donde ocurren erupciones solares que pueden afectar la vida en la Tierra. Este telescopio mejorará nuestra comprensión de lo que impulsa el clima espacial y, en última instancia, ayudará a los pronosticadores a predecir mejor las tormentas solares ".
Para decirlo claramente, el Sol es una estrella de secuencia principal de tipo G (enana amarilla) que ha existido durante unos 4.600 millones de años. Esto lo sitúa a la mitad de su ciclo de vida, que durará otros 5 mil millones de años. El proceso de fusión nuclear autosostenida que alimenta al Sol (y proporciona toda nuestra luz, calor y energía) consume alrededor de 5 millones de toneladas de combustible de hidrógeno por segundo.
Toda la energía creada por este proceso se irradia al espacio en todas las direcciones y llega hasta el borde del Sistema Solar. Desde la década de 1950, los científicos han entendido que la Tierra reside dentro de la atmósfera del Sol y que los cambios en su clima tienen un profundo impacto en la Tierra. Incluso ahora, décadas después, hay mucho sobre los procesos más vitales del Sol que aún se desconocen.
Matt Mountain es el presidente de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, que administra el Telescopio Solar Inouye. Mientras explicaba el objetivo de la astronomía solar:
"En la Tierra, podemos predecir si va a llover casi en cualquier parte del mundo con mucha precisión, y el clima espacial todavía no está allí. Nuestras predicciones van a la zaga del clima terrestre en 50 años, si no más. Lo que necesitamos es comprender la física subyacente detrás del clima espacial, y esto comienza en el sol, que es lo que el Telescopio Solar Inouye estudiará en las próximas décadas ".
Los astrónomos han determinado que el movimiento del plasma del Sol está relacionado con las tormentas solares debido a la forma en que hacen que las líneas del campo magnético del Sol se tuerzan y se enreden. Medir y caracterizar el campo magnético del Sol es crucial para determinar las causas de la actividad solar potencialmente dañina, algo para lo que el Telescopio Solar Inouye está calificado de manera única.
Según Thomas Rimmele, director del Telescopio Solar Inouye, todo se reduce al campo magnético del Sol. “Para desentrañar los misterios más grandes del sol, no solo tenemos que poder ver claramente estas pequeñas estructuras desde 93 millones de millas de distancia, sino también medir con precisión la intensidad y dirección de su campo magnético cerca de la superficie y rastrear el campo a medida que se extiende hacia el millón -Grado corona, la atmósfera exterior del sol ".
Uno de los mayores beneficios de una mejor comprensión de la dinámica solar es la capacidad de predecir eventos climáticos importantes. En la actualidad, los gobiernos y las agencias espaciales pueden anticipar eventos con aproximadamente 48 minutos de anticipación. Pero gracias a la investigación realizada por el Telescopio Solar Inouye y otros observatorios solares, los astrónomos esperan obtener esto hasta 48 horas.
Esto nos daría más tiempo para asegurarnos de que estos eventos no destruyan las redes eléctricas, la infraestructura crítica, los satélites y las estaciones espaciales. Naturalmente, el negocio de monitorear el Sol no es una tarea fácil y viene con una buena cantidad de riesgos. Por esta razón, el Telescopio Solar Inouye aprovecha muchos desarrollos recientes en términos de construcción, ingeniería y astronomía.
Esto incluye su espejo de 4 m (13 pies) (el más grande de todos los telescopios solares), óptica adaptativa para compensar la distorsión causada por la atmósfera de la Tierra y las condiciones de visión prístinas sobre la cumbre de más de 3000 m (Haleakala). El telescopio también se basa en varias medidas de seguridad para garantizar que no se sobrecaliente al enfocar 13 kilovatios de energía solar del Sol.
Esto se realiza a través de un toro de metal de alta tecnología refrigerado por líquido (el "tope de calor") que mantiene la mayor parte de la luz solar lejos del espejo principal y las placas de enfriamiento que cubren el domo y mantienen la temperatura estable alrededor del telescopio. El interior del observatorio también se mantiene fresco utilizando 11.25 km (7 millas) de tuberías de refrigerante, que están parcialmente refrigeradas por el hielo que se acumula durante la noche, y persianas interiores que proporcionan circulación de aire y sombra.
"Con la mayor apertura de cualquier telescopio solar, su diseño único y su instrumentación de vanguardia, el Telescopio Solar Inouye, por primera vez, podrá realizar las mediciones más desafiantes del sol", dijo Rimmele . “Después de más de 20 años de trabajo de un gran equipo dedicado a diseñar y construir un observatorio de investigación solar de primer nivel, estamos cerca de la línea de meta. Estoy extremadamente emocionado de estar posicionado para observar las primeras manchas solares del nuevo ciclo solar que ahora se está incrementando con este increíble telescopio ".
David Boboltz, director del programa en la División de Ciencias Astronómicas de NSF, también es responsable de supervisar la construcción y las operaciones de las instalaciones. Como indicó, estas imágenes son solo la punta del iceberg para el Telescopio Solar Inouye:
“Durante los próximos seis meses, el equipo de científicos, ingenieros y técnicos del telescopio Inouye continuará probando y encargando el telescopio para que esté listo para su uso por la comunidad científica solar internacional. El Inouye Solar Telescope recopilará más información sobre nuestro sol durante los primeros 5 años de su vida útil que todos los datos solares recopilados desde que Galileo apuntó por primera vez un telescopio al sol en 1612 ".
El Telescopio Solar Inouye es parte de un trío de instrumentos que están listos para revolucionar la astronomía solar en los próximos años. A ella se une la sonda solar Parker de la NASA (que actualmente está en órbita alrededor del Sol) y el ESA / NASA Solar Orbiter (que pronto se lanzará). Como resumió Valentin Pillet (director del Observatorio Solar Nacional de la NSF), es un momento emocionante para ser físico solar:
“El telescopio solar Inouye proporcionará una percepción remota de las capas externas del sol y los procesos magnéticos que ocurren en ellas. Estos procesos se propagan al sistema solar donde las misiones Parker Solar Probe y Solar Orbiter medirán sus consecuencias. En conjunto, constituyen una empresa genuinamente multi-mensajera para comprender cómo las estrellas y sus planetas están conectados magnéticamente ”.
