Nowe zdjęcia powierzchni Słońca w wysokiej rozdzielczości

Usytuowany na hawajskiej wyspie Maui Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) jest najnowocześniejszym i najpotężniejszym obserwatorium słonecznym. To największy naziemny teleskop do obserwacji Słońca i może pochwalić się dużymi możliwościami. Zaawansowana optyka teleskopu z czterometrowym zwierciadłem pozwala uchwycić chociażby taką plamę słoneczną z niespotykaną dotąd szczegółowością. Teleskop może obserwować naszą gwiazdę w zakresie od fal widzialnych do bliskiej podczerwieni i umożliwia obserwacje w wysokiej rozdzielczości.

Niedawno zakończono pierwszy cykl obserwacyjny. Korzystając z okazji uczeni opublikowali nowe zdjęcia Słońca w wysokiej rozdzielczości. Obrazy skupiają się na fotosferze, regionie powszechnie nazywanym powierzchnią Słońca. Pokazują obszary, które wydają się spokojne, a także regiony bardziej aktywne.

Naukowcy dogłębnie przyglądają się powierzchni Słońca, aby poznać procesy na nim zachodzące. Obrazy uzyskanie dzięki DKIST podkreślają zdolność teleskopu do rejestrowania bezprecedensowych szczegółów dotyczących Słońca, pomagając naukowcom lepiej zrozumieć pole magnetyczne Słońca czy szczegóły dotyczące burz geomagentycznych. Obserwatorium pozwala obserwować szczegóły w fotosferze o średnicy około 20 kilometrów.

Nowe obrazy z DKIST przedstawiają różnorodne struktury na powierzchni gwiazdy. To m.in. plamy słoneczne. Widać je jako ciemniejsze obszary. Plamy są tymczasowymi "skazami" na powierzchni Słońca, w których pola magnetyczne są niezwykle silne. Wydają się ciemniejsze niż otaczające je obszary przez ich stosunkowo niższe temperatury. Plama słoneczne jest chłodniejsza od reszty powierzchni Słońca, ale nadal jest wyjątkowo gorąca, jeśli przyjąć ludzkie standardy. Jej temperatura wynosi około 4000 K. Wielkość plam może być różna. Kilka z nich jest mniej więcej wielkości Ziemi lub większych.

Plamy słoneczne są powiązane z aktywnością Słońca - im więcej plam, tym Słońce jest bardziej aktywne. Minimum słoneczne, czyli czas najmniejszej aktywności podczas swojego 11-letniego cyklu, nasza gwiazda osiągnęła w grudniu 2019 r. Maksimum aktywności słonecznej dla obecnego cyklu przewiduje się na połowę 2025 r.

Z plamami słonecznymi związane są również rozbłyski słoneczne oraz koronalne wyrzuty masy, które mogą wpłynąć na życie na Ziemi. Potężne strumienie naładowanych cząstek uderzając w pole magnetyczne Ziemi mogą zaburzać pracę sieci energetycznych, zaburzać komunikację, nawigację GPS, podróże lotnicze czy funkcjonowanie satelitów. Mogą być też realnym zagrożeniem dla przebywających w kosmosie astronautów.

Powierzchnia Słońca na obrazach może przypominać nieco popcorn. Każde z "ziaren" jest komórką konwekcyjną, w której gorąca plazma wznosi się pośrodku, następnie przesuwa się do krawędzi, a gdy się ochładza to opada z powrotem do wnętrza Słońca. Każde takie "ziarno" ma około 1500 kilometrów średnicy.

Nad fotosferą znajduje się chromosfera, czyli jedna z warstw atmosfery Słońca. Leży między fotosferą, a warstwą przejściową oraz koroną. Chromosfera rozciąga się od wysokości około 500 kilometrów do ok. 2000 km. Jej dolną granicę wyznacza minimum temperatury w atmosferze Słońca, czyli 4400 K. Na granicy warstwy przejściowej temperatura chromosfery osiąga już 25 tys. K.

Czasami ta warstwa atmosfery słońca wypełniona jest ciemniejszymi, podobnymi do pociągnięć pędzla "nitkami" czy "włosami" plazmy. Średnica tych włókien zwykle mieści się w zakresie od 200 do 450 kilometrów. Uczeni nie wiedzą, w jaki sposób powstają te "nitki", ale jest ich dużo i są dość wiarygodnymi wskaźnikami kierunków chaotycznego słonecznego pola magnetycznego.

Prace nad obserwatorium DKIST rozpoczęły się w 2013 roku i ich planowane zakończenie miało nastąpić w 2021 roku, ale pandemia COVID-19 nieco pozmieniała harmonogram prac. Obserwatorium nadal jest w fazie rozruchu, ale powoli osiąga pełne możliwości operacyjne.

Nowy teleskop słoneczny może przyczynić się do lepszego przewidywania pogody słonecznej. Dodaje cały zestaw nowych narzędzi do badania aktywności słonecznej, w szczególności pól magnetycznych. Naukowcy mają nadzieję, że dane z DKIST pomogą poznać mechanizmy tych fascynujących zjawisk słonecznych. To z kolei może pomóc w zrozumieniu większych zjawisk; na przykład wewnętrznej dynamiki Słońca i tego, co napędza cykle słoneczne.

Zdjęcia w pełnej rozdzielczości można przeglądać a także pobrać na stronie National Science Foundation.

Źródło: Association of Universities for Research in Astronomy