Nyss släppta första bilder från National Science Foundations Daniel K. Inouye Solar Telescope avslöjar oöverträffade detaljer av solens yta och förhandsgranska produkterna i världsklass som kommer från detta framstående 4-meters solteleskop. NSF:s Inouye Solar Telescope kommer att möjliggöra en ny era av solvetenskap och ett steg framåt för att förstå solen och dess inverkan på vår planet.

Aktivitet i solen, känt som rymdväder, kan påverka system på jorden. Magnetiska utbrott på solen kan påverka flygresor, störa satellitkommunikation och slå ner elnäten, orsakar långvariga strömavbrott och inaktiverar teknologier som GPS.

De här första bilderna från NSF:s Inouye Solar Telescope visar en närbild av solens yta, som kan ge viktiga detaljer för forskare. Bilden visar ett mönster av turbulent "kokande" plasma som täcker hela solen. De cellliknande strukturerna - var och en ungefär lika stor som Texas - är signaturen för våldsamma rörelser som transporterar värme från solens insida till dess yta. Den heta solplasma stiger i de ljusa centra av "celler, " svalnar och sjunker sedan under ytan i mörka banor i en process som kallas konvektion. (Se video tillgänglig med detta pressmeddelande.)

"Sedan NSF började arbeta med detta markbaserade teleskop, vi har med spänning väntat på de första bilderna, sa France Córdova, NSF-direktör. "Vi kan nu dela dessa bilder och videor, som är de mest detaljerade av vår sol hittills. NSF:s Inouye Solar Telescope kommer att kunna kartlägga magnetfälten i solens korona, där solutbrott inträffar som kan påverka livet på jorden. Det här teleskopet kommer att förbättra vår förståelse för vad som driver rymdvädret och i slutändan hjälpa prognosmakare att bättre förutsäga solstormar."

Belyser vad vi vet om vår närmaste stjärna

Solen är vår närmaste stjärna – en gigantisk kärnreaktor som förbränner cirka 5 miljoner ton vätebränsle varje sekund. Det har gjort det i cirka 5 miljarder år och kommer att fortsätta under de andra 4,5 miljarder åren av sin livstid. All den energin strålar ut i rymden i alla riktningar, och den lilla del som träffar jorden gör livet möjligt. På 1950-talet forskare kom på att en solvind blåser från solen till kanterna av solsystemet. De drog också slutsatsen för första gången att vi lever inuti denna stjärnas atmosfär. Men många av solens viktigaste processer fortsätter att förvirra forskarna.

"På jorden, vi kan förutsäga om det kommer att regna i stort sett var som helst i världen mycket exakt, och rymdvädret är helt enkelt inte där än, " sa Matt Mountain ordförande för Association of Universities for Research in Astronomy, som förvaltar Inouye Solar Telescope. "Våra förutsägelser släpar efter markväder med 50 år, om inte mer. Vad vi behöver är att förstå den underliggande fysiken bakom rymdvädret, och detta börjar vid solen, vilket är vad Inouye Solar Telescope kommer att studera under de kommande decennierna."

Solens magnetfält blir ständigt vridna och trassliga av rörelserna från solens plasma. Vridna magnetfält kan leda till solstormar som negativt kan påverka vår teknikberoende moderna livsstil. Under 2017 års orkan Irma, National Oceanic and Atmospheric Administration rapporterade att en samtidig rymdväderhändelse slog ner radiokommunikation som användes av första responders, flyg- och sjöfartskanaler i åtta timmar samma dag som orkanen landade.

Att fint lösa dessa små magnetiska egenskaper är centralt för det som gör Inouye Solar Telescope unikt. Den kan mäta och karakterisera solens magnetfält mer detaljerat än någonsin sett förut och fastställa orsakerna till potentiellt skadlig solaktivitet.

"Allt handlar om magnetfältet, sa Thomas Rimmele, direktör för Inouye Solar Telescope. "För att reda ut solens största mysterier, vi måste inte bara tydligt kunna se dessa små strukturer på 93 miljoner miles away, utan mycket exakt mäta deras magnetiska fältstyrka och riktning nära ytan och spåra fältet när det sträcker sig ut i miljongraders korona, solens yttre atmosfär."

Bättre förståelse för uppkomsten av potentiella katastrofer kommer att göra det möjligt för regeringar och företag att bättre förbereda sig för oundvikliga framtida rymdväderhändelser. Det förväntas att anmälan om potentiella effekter kan ske tidigare – så mycket som 48 timmar i förväg istället för den nuvarande standarden, vilket är cirka 48 minuter. Detta skulle ge mer tid för att säkra elnät och kritisk infrastruktur och för att sätta satelliter i säkert läge.

Tekniken

För att uppnå den föreslagna vetenskapen, detta teleskop krävde viktiga nya tillvägagångssätt för dess konstruktion och ingenjörskonst. Byggd av NSF:s National Solar Observatory och förvaltas av AURA, Inouye Solar Telescope kombinerar en 13 fot (4 meter) spegel – världens största för ett solteleskop – med oöverträffade visningsförhållanden vid 10, 000-fots Haleakalā toppmöte.

Att fokusera 13 kilowatt solenergi genererar enorma mängder värme – värme som måste hållas inne eller avlägsnas. Ett specialiserat kylsystem ger ett avgörande värmeskydd för teleskopet och dess optik. Mer än sju miles av rörledningar distribuerar kylvätska genom observatoriet, delvis kyld av is som skapats på plats under natten.

Kupolen som omsluter teleskopet är täckt av tunna kylplattor som stabiliserar temperaturen runt teleskopet, hjälpt av luckor i kupolen som ger skugga och luftcirkulation. "Värmestoppet" (en högteknologisk, vätskekyld metallmunk) blockerar det mesta av solljusets energi från huvudspegeln, gör det möjligt för forskare att studera specifika områden av solen med oöverträffad klarhet.

Teleskopet använder också den senaste adaptiva optiken för att kompensera för suddighet som skapas av jordens atmosfär. Designen av optiken ("off-axis" spegelplacering) minskar ljus, spritt ljus för bättre visning och kompletteras av ett banbrytande system för att exakt fokusera teleskopet och eliminera förvrängningar som skapas av jordens atmosfär. Detta system är den mest avancerade solenergiapplikationen hittills.

"Med den största bländaren av något solteleskop, dess unika design, och toppmodern instrumentering, Inouye Solar Telescope – för första gången – kommer att kunna utföra de mest utmanande mätningarna av solen, ", sa Rimmele. "Efter mer än 20 års arbete av ett stort team ägnat åt att designa och bygga ett förstklassigt solforskningsobservatorium, vi är nära mållinjen. Jag är oerhört glad över att vara positionerad för att observera de första solfläckarna i den nya solcykeln som just nu ökar med detta otroliga teleskop."

Inleder en ny era av solastronomi

NSF:s nya markbaserade Inouye Solar Telescope kommer att arbeta med rymdbaserade solobservationsverktyg som NASA:s Parker Solar Probe (för närvarande i omloppsbana runt solen) och European Space Agency/NASA Solar Orbiter (snart att lanseras). De tre solobservationsinitiativen kommer att utöka gränserna för solforskning och förbättra forskarnas förmåga att förutsäga rymdväder.

"Det är en spännande tid att vara solfysiker, sa Valentin Pillet, chef för NSF:s nationella solobservatorium. "Inouye Solar Telescope kommer att ge fjärravkänning av solens yttre lager och de magnetiska processer som sker i dem. Dessa processer fortplantar sig in i solsystemet där Parker Solar Probe och Solar Orbiter-uppdrag kommer att mäta deras konsekvenser. Sammantaget, de utgör ett genuint multi-budbärarföretag för att förstå hur stjärnor och deras planeter är magnetiskt sammankopplade."

"Den här bilden är bara början, sa David Boboltz, programdirektör i NSF:s avdelning för astronomiska vetenskaper och som övervakar anläggningens konstruktion och drift. "Under de kommande sex månaderna, Inouye-teleskopets team av forskare, ingenjörer och tekniker kommer att fortsätta att testa och driftsätta teleskopet för att göra det klart för användning av det internationella solvetenskapssamfundet. Inouye Solar Telescope kommer att samla in mer information om vår sol under de första 5 åren av sin livstid än all soldata som samlats in sedan Galileo först riktade ett teleskop mot solen 1612."

Den 15 december, 2013 döptes teleskopet som tidigare var känt som Advanced Technology Solar Telescope till Daniel K. Inouye Solar Telescope för att hedra den avlidne senatorn från Hawaii. Senator Inouye var en outtröttlig förespråkare av vetenskap, teknologi, teknik och matematik, speciellt när det gällde att berika livet för folket på Hawaii. NSF:s Inouye Solar Telescope, ligger på Haleakala på ön Maui, Hawaii, kommer att tillhandahålla en toppmodern vetenskaplig och pedagogisk resurs för hawaiianer och hela det globala samhället under de kommande 50 åren.