你真的见过太阳吗?井上健的第一道曙光,让你知道太阳最细小的秘密。
井上建太阳望远镜拍摄了第一张太阳的照片。一张充满了前所未有的细节的照片,清晰地展现出太阳表面沸腾的气体。科学研究将在今年晚些时候开始。
井上建太阳望远镜以789nm精细度抓拍了这张太阳表面的照片。图中的光线实际上是深红色,但图片的颜色为提每一个像素光的强度而改变了。我们第一次可以看到小到30km的细节。太阳的表面布满了对流单体,每一个都有德克萨斯州那么大,这是沸腾的等离子体将热传送到表面的地方。这张图象的边长为51角分,或者说是36500km。NSO / NSF / AURA
井上建望远镜在哈雷阿卡拉,夏威夷建立,见到了第一道曙光。以上的图片是由可见宽频成像器所拍摄(VBI)的,以前所未有的细节展示了太阳沸腾的表面。
对流单体,又称太阳米粒组织,一个大约有德克萨斯州的面积。每一个单体之中的运动于烧开的热水很像,等离子体在每一个单体的中心涌出,在达到表面后冷却,然后在边缘下沉。在这个过程中,每一个米粒组织将热量(和磁场)从太阳的深处传送到外部的大气层,又称日冕。
VBI的16兆像素照相机可以分析小到25km的特征,这给了天文学家分析太阳表面曼哈顿大小的特征的能力。“我们对分析太阳系中最大的物体上最小的细节非常激动。”托马斯·里梅勒,井上建望远镜主任,说道。
在这张放大了的图片中,我们能看到炙热的等离子体从每一个对流单体的中心升起(白色)。在等离子体的温度降低之后,它们会顺着单体的四周下沉(深色)。在这些深色的区域,我们还可以以前所未有的细节看到白色的磁场记号在,专家认为这些亮点是能量到达太阳外层(日冕)的通道。这张图片包含了11角秒的边长,或者说是8200千米,像以上的图片一样,这是一张789nm精细度的色彩化黑白照片。NSO / NSF / AURA
“第一张出现在屏幕上的图片超过了我的预期。”里梅勒说,“有人说他们从来没有见过我像那一刻那样开心。”
井上建时间线
这张在2019年十二月拍摄的第一道曙光开启了一场马拉松的最后冲刺。井上建在近十年之前的12月12日2012年开始,如今只有一段时间,很可能在2020年的7月,井上建才能全部投入使用。虽然VBI系统已经完善,一些其他部件仍需要调试。
但关于井上建的工作永远不会停止,观测站会在井上建所预测的44年寿命之间不停地完善它,因为新技术的不断诞生,取代过时的旧技术,使得井上建一直处于行业的领先状态。
井上建太阳望远镜
美国国家太阳天文台 / AURA / NSF
在井上建漫长的一生之中,它会目睹四个太阳周期,每十一年,太阳的磁场会经历一系列的阴晴圆缺。井上建将在太阳完成第25个周期时开始工作。
解开日冕的真实面目
直到现在,地面上的天文望远镜只能观测到太阳雄伟冰山的一角。太阳发射出的强光通常会将日冕隐藏起来,除了在日食发生的时候。在日食发生的时候,可以观测到白光从非常炙热的等离子体释放出来,像是给太阳带上了一道冠冕。
有了井上建的能力,天文学家可以不仅仅拍摄下日冕的照片,还可以测量在外流的等离子体中翻滚跳跃的磁感线。“磁场是最重要的,”里梅勒说,就等井上建“揭开太阳最大的谜团,我们不仅仅可以清晰地从93英里看到这些细小的结构(太阳米粒),还可以测量太阳表面磁场的强度和方向,并且在一百万度的日冕之中追踪磁场的任何变化。
井上建四米的镜子让天文学家可以采集广面的阳光,为了精准的成像与采集其他和NASA的派克太阳探测器(目前正在进行第四周近日循环),与欧空局的太阳轨道飞行器(二月六日发射)相辅相成的数据。
成为焦点
抓拍到第一道曙光并不是容易事,在井上建收集阳光时,它还同时收集到了许多热量。如果你曾尝试过用放大镜点燃引火物,那你知道集中光束的强大,那现在想象你的放大镜有四米的直径!
降低井上建收集到的热量需要一些巧妙的工程设计。主镜本身有一套冷却系统来保护表面。在主镜将太阳光聚焦之后,光束会遇到一道热光栏,一道液态冷却的金属空心环。它可以在光束达到次镜之前阻隔阳光95%的热量。热光栏还起到了视野栏的作用,将望远镜的视野收缩到5角分直径的圆中。
建造热光栏的工程师们也遇到了一些阻隔,所以用来拍下第一张照片的热光栏是一=临时的,需要一些望远镜角度的限制。“我们正在研究一款不需要望远镜角度限制的热光栏,”里梅勒说,“研究已在进行,会在井上健完成之前完成。”
在热光栏与次镜之后,强度极减的光束将遇到一个直径只有200毫米的可变形镜子,镜子后面装备了1600个催动器来帮助镜子变形。这面镜子是一道反馈系统的一部分,这样可以减少阳光在通过大气层时的“闪烁”。
在这次校正后,这束阳光会被反射到库达实验室(井上健的旋转实验室),一个150吨,旋转的净室,它包含了各种科学仪器来研究阳光,收集数据。这些仪器预期将会每天产出9太字节,给我们提供一个从未见过的太阳。
作者:MONICA YOUNG
FY:MJR
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