Un telescopio solare che cattura le immagini dell'intero disco solare, monitorare le eruzioni che si verificano contemporaneamente in diversi campi magnetici sia nella fotosfera che nella cromosfera, viene ora installato accanto al Goode Solar Telescope (GST) presso il Big Bear Solar Observatory (BBSO) della NJIT in California.

Il telescopio, SOLIS (Indagini Sinottiche Ottiche a Lungo Termine del Sole), raccoglie immagini da tre strumenti separati nel corso di anni e persino decenni, piuttosto che minuti o ore, dando agli scienziati una visione completa dell'attività solare come brillamenti e iniezioni di massa coronale a lungo termine. Completerà la GST, che raccoglie immagini ad alta risoluzione di singole esplosioni con un tale dettaglio che i ricercatori stanno iniziando a svelare le operazioni meccaniche che le innescano.

"Con questa importante aggiunta, BBSO diventa un sito di osservazione completo che offre non solo osservazioni solari ad alta risoluzione, ma anche dati globali della nostra stella, " nota Wenda Cao, un professore di fisica del NJIT e direttore del BBSO. "Monitorando le variazioni del Sole su base continuativa per diversi decenni, capiremo meglio il ciclo di attività solare, improvvisi rilasci di energia nell'atmosfera solare, flussi di irraggiamento solare, o luminosità, e la loro relazione con il cambiamento globale sulla Terra".

All'inizio di questo mese, BBSO ha ricevuto una sovvenzione di $ 2,3 milioni dalla National Science Foundation (NSF) che finanzierà lo studio scientifico continuo del Sole utilizzando il GST di 1,6 metri a Big Bear, che è attualmente il telescopio solare con la più alta risoluzione al mondo.

"GST continuerà a svolgere un ruolo cruciale, ruolo di primo piano nell'avanzamento degli studi solari fino alla fine di questo decennio e oltre. otterremo, analizzare e interpretare i dati solari a più alta risoluzione mai rilevati, sviluppando e applicando strumenti analitici per attaccare una serie di criticità, problemi all'avanguardia nella ricerca solare, "dice Cao, ricercatore principale della sovvenzione. "Questa sovvenzione NSF è estremamente importante; ci consente di mantenere le operazioni del telescopio, l'attuale team di ingegneri di talento e la ricerca avanzata presso BBSO e nel campus NJIT. Insieme ad altri contributi, fornirà il finanziamento fondamentale per consentire a tutta la scienza, la strumentazione e l'istruzione associate alla struttura."

"L'aggiunta di SOLIS al Big Bear Solar Observatory avvantaggia notevolmente la più ampia comunità di meteorologia spaziale, "aggiunge Andrew Gerrard, il direttore del Centro per la ricerca solare-terrestre del NJIT, che gestisce BBSO, l'Owens Valley Solar Array vicino a Big Pine, California, lo strumento NASA Van Allen Probes RBSPICE, e strumenti geospaziali in tutto il mondo. "I dati di questo gruppo di strumenti supporteranno sia le previsioni meteorologiche spaziali che la fisica solare fondamentale, che forniscono componenti importanti del Piano d'azione nazionale per la meteorologia spaziale 2015".

SOLI, sviluppato dall'Osservatorio solare nazionale (NSO), un consorzio di ricerca accademica con il sostegno della NSF, si sta trasferendo a Big Bear dall'attuale sede di Tucson, Arizona, perché l'organizzazione si sta trasferendo dalle sue strutture nel New Mexico e in Arizona a nuove sedi nelle Hawaii e in Colorado. Big Bear è stato ritenuto un luogo ideale per SOLIS, perché il lago sopprime la turbolenza atmosferica a livello del suolo causata dal riscaldamento termico, offrendo "seeing" eccezionale per lunghi periodi al giorno nei suoi oltre 286 giorni di sole all'anno.

SOLIS è una suite di tre strumenti innovativi che migliorano notevolmente le osservazioni solari sinottiche da terra. Lo spettromagnetografo vettoriale da 50 cm è un compatto, polarimetro vettoriale ad alto rendimento con uno specchio secondario attivo, uno spettrografo a reticolo controllato attivamente e due telecamere ad alta velocità con array di piani focali ibridi multiplexer silicio su CMOS. Misurerà l'intensità e la direzione del campo magnetico sull'intero disco solare entro 15 minuti. La pattuglia a disco intero di 14 cm acquisisce immagini a disco intero del Sole in vari colori ad alta cadenza attraverso filtri birifrangenti sintonizzati a cristalli liquidi. Lo spettrometro solare integrato da 8 mm utilizza uno spettrografo alimentato a fibra per misurare i minimi cambiamenti dello spettro del Sole come se fosse una stella lontana. Un alto grado di automazione e controllo remoto fornisce agli utenti un rapido accesso ai dati e un'interazione flessibile con il processo di raccolta dei dati.

"SOLIS continua un record di 45 anni di dati sul comportamento del campo magnetico del Sole che originariamente è iniziato a Kitt Peak, Arizona. È anche il più lungo e coerente fornitore di dati sulla direzione del campo magnetico nella fotosfera, che risale al 2003. SOLIS ora fornisce in modo univoco osservazioni della forza e della direzione del campo magnetico nella cromosfera, uno strato importante dell'atmosfera solare in cui il campo magnetico cambia bruscamente direzione da principalmente verticale a prevalentemente orizzontale, "dice Frank Hill, direttore associato della NSO.

Ha aggiunto, "Questi dati migliorano i nostri modelli del comportamento della corona solare, soprattutto quando si verificano razzi. I dati sono anche un importante input per i modelli della direzione del campo magnetico all'interno di un'espulsione di massa coronale (CME) quando colpisce la magnetosfera terrestre; questo è un indicatore critico della forza della successiva tempesta geomagnetica che può influenzare negativamente la nostra tecnologia".

La variabilità del Sole, in particolare il suo ciclo di attività, è sempre più importante per la vita sulla Terra poiché la società diventa sempre più dipendente dalla tecnologia nella vita quotidiana.

Telecomunicazioni, navigazione GPS, satelliti, voli spaziali con astronauti a bordo, i passeggeri delle compagnie aeree e la rete elettrica sono tutti vulnerabili ai danni e alle interruzioni causati dall'attività solare. Il Sole è anche un fattore trainante del clima terrestre, quindi la sua variabilità deve essere osservata. Alcuni aspetti dei cambiamenti del Sole sono prevedibili, come il ciclo di 11 anni delle macchie solari, ma i dettagli non sono ben modellati.

L'anno scorso, Haimin Wang, illustre professore di fisica al NJIT, e i suoi colleghi hanno rilasciato alcune delle prime viste dettagliate dal GST dei meccanismi che possono innescare i brillamenti solari, colossali rilasci di energia magnetica nella corona solare che inviano particelle energizzate in grado di penetrare nell'atmosfera terrestre entro un'ora e di interrompere i satelliti in orbita e le comunicazioni elettroniche a terra.

All'inizio di quest'anno, un team di fisici guidati da Gregory Fleishman del NJIT ha scoperto un fenomeno che potrebbe iniziare a districare quella che chiamano "una delle più grandi sfide per la modellazione solare":determinare i meccanismi fisici che riscaldano la corona, o atmosfera superiore, a 1 milione di gradi Fahrenheit e oltre.

Invisibile all'occhio umano tranne quando appare brevemente come un alone di plasma infuocato durante un'eclissi solare, la corona rimane un enigma anche per gli scienziati che la studiano da vicino. Inizio 1, A 300 miglia dalla superficie della stella e si estende a milioni in più in ogni direzione, è più di cento volte più caldo degli strati inferiori molto più vicini al reattore a fusione al centro del Sole.

Wang ha affermato che i recenti progressi tecnici di Big Bear consentiranno nuove misurazioni rivoluzionarie del magnetismo solare.

"Abbiamo sviluppato un modo per elaborare le misurazioni GST dei campi magnetici del Sole utilizzando un software sofisticato che ci fornisce i profili dello spettro della luce emessa dagli atomi che passano da uno stato energetico all'altro. Quando invertiti, questi profili ci permettono di ottenere l'intensità e la direzione dei campi magnetici, " nota Wang, aggiungendo, "Sia il BBSO che il SOLIS osservano la cromosfera solare attraverso le righe spettrali formate da atomi di idrogeno eccitati, che ci permette di monitorare le attività solari come i filamenti, macchie solari, regioni luminose del Sole e brillamenti. Ma i due strumenti catturano immagini di strutture solari in diverse lunghezze d'onda".

Big Bear è aperto agli scienziati di tutto il mondo, mentre un terzo del suo tempo di osservazione è riservato a ricercatori e studenti del NJIT. I dati di SOLIS saranno pubblicati su Internet affinché tutti possano visualizzarli. Cao ha detto che si aspetta che il telescopio ottenga la prima luce questa estate.