Det är en fascinerande tanke att tänka på.

Hur såg solen ut exakt, århundraden sedan? Vad skulle vi se, om astronomer på Keplers och Galileos tid hade modern teknik som övervakade solen över det elektromagnetiska spektrumet, tillgängliga för dem?

Tack vare modern artificiell intelligens, det kan finnas ett sätt att faktiskt "se" precis vilket tillstånd solen var i, långt tillbaka förr i tiden. En nyligen genomförd studie, med titeln "Generation of Modern Satellite Data from Galileo Sunspot Drawings in 1612 by Deep Learning" ut februari 2021 i Astrofysisk tidskrift från American Astronomical Society använde en innovativ uppsättning avdrag för att jämföra skisser av solfläckar med moderna vyer från mark- och rymdbaserade observationer. Studien leddes av Harim Lee från Kyung Hee University i Sydkorea.

Galileo och solen

Solfläcksrekord representerar en av de längsta uppsättningarna av astronomiska data som finns tillgängliga, går hela vägen tillbaka till kinesiska observationer 1128 e.Kr. före teleskopets era, stor, solfläckar med blotta ögat kunde ibland ses och registreras, som den dämpade solen sken genom en låg dimbank eller molndis nära soluppgången eller solnedgången.

Galileo höll ett noggrant register över solfläcksaktivitet, skissa vad han såg under flera månader från sommaren 1612. Trots legenden, berättelsen om att Galileo blev blind när han observerade solen är apokryfisk – istället, han använde projektionsmetoden, kastar bilden av solen genom ett primitivt helioskop in i ett mörkt rum.

Självklart, Galileo hade ingen aning om exakt vad solfläckar var. I dag, vi vet att dessa områden med magnetiskt flöde i solfotosfären är kallare än de omgivande områdena, framstår som svart mot solens bländande ansikte. Vad mer, polariteten hos solfläcksgrupper och par anger inte bara deras association med en viss 11-årig solcykel, men deras framträdande i latitud på solens framsida fortskrider genom en cykel, tidigt från höga breddgrader och sedan mot solens ekvator, i det som kallas Spörers lag. Solen vänder också polariteten var 11-årscykel, och två cykler (22 år) motsvarar en Hale Cycle.

I dag, uppdrag som NASA:s Solar Dynamics Observatory och den gemensamma NASA/European Space Agency (ESA:s) Solar Heliospheric Observatory (SOHO) övervakar solen över hela spektrumet, dygnet runt. Detta ger oss en mycket mer robust och holistisk bild av vad som händer med solen. Tack vare dessa uppdrag, vi vet nu att solfläcksaktivitet är intimt förknippad med andra fenomen, att inkludera faculae som ses i fotosfären till spicules, prominenser och koronala massutkastningar som ses i den övre solkromosfären...

Men hur kan dessa osynliga händelser faktiskt ha sett ut, på Galileos tid?

Forskare i studien insåg att vi faktiskt har en modern analog för att överbrygga klyftan mellan gamla och nya metoder för att krönika solaktivitet. Sedan 1917, skickliga observatörer vid Mount Wilson-observatoriet i södra Kalifornien har skissat solens ansikte, varje klar dag. Detta görs med hjälp av det 150 fot långa soltornet på observatoriets område och - precis som på Galileos tid - sker skissningen med hjälp av en projektion av solen i ett mörkt rum. Du kan granska denna fascinerande moderna skiva online.

Tränar AI för att observera solen

Forskare insåg att dessa skisser nu utförs samtidigt med moderna observationer över hela spektrumet, ge artificiell intelligensprogram något att "faktakolla" mot. Med hjälp av ritningar gjorda av solen från 2011 till 2015 kontra SDO-data, forskare kunde sedan "lära" programmet att replikera bredspektrumdiagram med hög tillförlitlighet. I sista hand, djupinlärningsmodellen använde en jämförelseuppsättning av 1, 046 par solfläckskisser kontra SDO-bilder.

Därefter vände teamet detta på skisserna gjorda av Galileo, med spännande resultat.

"Historisk solfläcksteckning är mycket viktiga resurser för att förstå tidigare solaktivitet, " säger Lee i den senaste artikeln om ämnet. "Våra resultat visar att de bipolära strukturerna hos de AI-genererade magnetogrammen överensstämmer med de för de ursprungliga och deras osignerade magnetiska flöden överensstämmer med de för de ursprungliga."

Detta skulle också kunna användas i ett historiskt sammanhang för att få ny insikt för andra händelser, till exempel Great Carrington Super-flare 1859. Denna ökända massiva flare skickade norrsken synliga så långt söderut som i Karibien, och faktiskt inducerade tillräckligt med ström för att tända telegrafkontor i lågor.

Denna teknik kommer vid en fascinerande tidpunkt för solen och modern solaktivitet, eftersom solcykel 25 bara börjar på allvar 2021. Kommer det att blända, eller—som 24 före det—fizzle? Ser man framåt mot framtiden, Denna metod för att extrapolera hur solen skulle se ut från enkla solfläckskisser kan också användas, bör vi avveckla någon av de nuvarande rymdbaserade tillgångarna.

Det är fascinerande att se modern högteknologisk astronomi assisterad av lågteknologin, hand-öga-metod för att helt enkelt skissa och registrera vad observatören ser, projiceras från okularet.