DKIST scatta le foto del Sole più dettagliate di sempre

Un telescopio statunitense ha catturato una immagine della superficie solare alla risoluzione massima mai raggiunta finora. Lo scatto mostra dettagli inediti della nostra stella. Il Daniel K. Inouye Solar Telescope che è fornito del più grande specchio solare al mondo – quattro metri di diametro – si trova sull’isola hawaiana di Maui e ha prodotto una serie di immagini straordinarie che mostrano le “strutture simili a cellule” che ricoprono la superficie del Sole. Ciascuna di queste “cellule” raggiunge all’incirca “le dimensioni del Texas”. Le immagini mostrano una sorta di gorgoglio di queste “bolle” che si verifica quando il calore si sposta dall’interno del Sole verso la sua superficie.

E questo è solo l’inizio. L’immagine e il video sono stati ripresi il 10 dicembre, il primo giorno delle operazioni del telescopio, e molti altri strumenti scientifici devono ancora essere installati. Nei prossimi sei mesi, DKIST sarà in grado di misurare i campi magnetici di queste caratteristiche relativamente piccole sul sole oltre a fotografarli, ha detto Rimmele. Spera che queste misurazioni ci aiuteranno a capire perché il tenue strato esterno del sole, chiamato corona, è molto più caldo della superficie.

“I campi magnetici di dimensioni minime sono la chiave per risolvere questo mistero”, ha detto Rimmele. DKIST ha anche lo scopo di aiutarci a prevedere le eruzioni solari, quando il sole invia esplosioni di plasma verso la Terra che possono essere pericolose per i satelliti e le reti elettriche.

Nei prossimi mesi sarà possibile raccogliere nuovi dati

In effetti Dkist – intitolato al senatore locale Daniel Ken Inouye, pioniere della ricerca spaziale, reduce della II guerra mondiale che combattè anche in Italia e scomparso nel 2012 – è stato progettato proprio per provare a fornirci risposte più precise sui campi magnetici solari della corona, la regione più esterna dell’atmosfera, e consentirci per esempio di capire come mai sia milioni di gradi più calda della superficie (due milioni di gradi contro i già citati 6mila). Nel giro dei prossimi sei mesi lo strumento si arricchirà come detto di altri dispositivi che gli consentiranno di raccogliere dati su temperature, velocità e strutture solari. Anche e soprattutto in vista dell’inizio del nuovo ciclo solare, il 25esimo, della durata di circa undici anni con un picco di attività magnetica previsto nel giro dei prossimi cinque. Ci sarà insomma tanto da osservare nella fase di massima attività della nostra stella.

sole
Questa è la migliore immagine che abbiamo mai fatto della superficie del sole. Fu catturato dal Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) alle Hawaii, il più grande telescopio solare del mondo, nel suo primo giorno osservando la nostra stella. Il modello a nido d’ape è costituito da “cellule” di plasma che si muovono su tutta la superficie del sole e aspirano calore dal centro. I centri luminosi delle cellule segnano dove il plasma sta sorgendo e i contorni scuri sono dove sta affondando di nuovo nel sole. Ogni cella è lunga centinaia di chilometri – la dimensione della Francia o anche più grande. Questa immagine ha una risoluzione più di cinque volte superiore rispetto al prossimo miglior telescopio solare, ha affermato Thomas Rimmele, direttore di DKIST, durante una chiamata alla stampa. Mostra strutture sulla superficie del sole che sono piccole fino a 30 chilometri di diametro.

Il telescopio dispone infatti di uno dei più sofisticati sistemi ottici adattativi, progettati proprio per poter puntare gli occhi verso una sorgente tanto potente – con un irraggiamento da 13 kW in un’area di circa 40 cm² – e gli effetti delle tempeste magnetiche che riversa in tutto il sistema e ovviamente anche verso la Terra. D’altronde, ogni secondo il Sole trasforma circa 700 milioni di tonnellate di idrogeno in elio e converte in radiazioni, nello specifico raggi gamma e neutrini, 4 milioni di tonnellate della sua massa. L’idrogeno, per inciso, basterà a scaldarci per altri 5 miliardi di anni. Quel sistema, che a quanto pare funziona alla grande e ben oltre le attese, si basa anche sugli specchi sottili e deformabili che modificandosi duemila volte al secondo bilanciano le distorsioni causate dall’atmosfera terrestre e su un sistema di raffreddamento portentoso con tubature di refrigerante di 12 chilometri.

Cinque anni fa la costruzione dell’impianto, un impegno da 340 milioni di dollari, aveva provocato non poche proteste fra gli abitanti del posto, salvo trovare poi delle vie di mezzo con un programma di finanziamento all’ateneo locale e il 2% del tempo di osservazione riservato ai residenti. Queste immagini sono solo l’inizio: Dkist dovrà lavorare per 44 anni e, insieme a Parker Solar Probe della Nasa lanciato nel 2018 e Solar Orbiter di Nasa ed Esa in fase di lancio, le sonde più recenti, ci riserverà altre scoperte clamorose su quella centrale a fusione nucleare situata a 149 milioni di chilometri da noi da cui si origina la vita.

Sul Sole, infatti, c’è ancora molto da scoprire: “In particolare, ci si è resi conto negli ultimi decenni che fenomeni fisici fondamentali si verificano a scale spaziali e temporali molto piccole, che necessitano di telescopi di grande diametro come il Dkist, e strumenti altamente performanti – conclude Cauzzi – un ottimo esempio sono le interazioni tra il campo magnetico e il plasma alla superficie solare, interazioni che stanno all’origine di tutta un’altra serie di fenomeni, tra cui il riscaldamento della corona solare”.

Non solo. Studiare il Sole significa anche anticipare i possibili effetti nefasti sul pianeta e sulle nostre tecnologie: “Nella corona solare si assiste spesso a repentine riconfigurazioni dei campi magnetici, con associata emissione di radiazione molto energetica, e a volte anche espulsioni di materia. Queste esplosioni si propagano nello spazio interplanetario e, se raggiungono la Terra, possono creare problemi alla nostra tecnologia. Il Dkist sarà in grado, per la prima volta, di misurare la direzione e l’intensità del campo magnetico nella corona in modo sistematico, e monitorarne l’evoluzione in regioni potenzialmente esplosive”.

A oltre 3000 metri di quota, sulla sommità del vulcano Haleakala alle Hawaii, sorge un nuovo telescopio, lo Inouye Solar Telescope, che, come lascia intuire il nome, è interamente dedicato all’osservazione di una singola stella: il nostro Sole. Costato attorno ai 340 milioni di dollari, è stato completato in soli 7 anni. Grazie al suo specchio primario da 4 metri di diametro è diventato di gran lunga il telescopio solare più grande al mondo. Ora sono state diffuse le primissime immagini tecniche ottenute dal telescopio sulla fotosfera, quella parte dell’atmosfera solare che viene generalmente chiamata superficie perché non permette di vedere al di sotto.

Si tratta di plasma per così dire in ebollizione, il cui moto convettivo genera dei cosiddetti grani in cui plasma più caldo emerge e altro plasma più freddo, e quindi più scuro, ritorna verso l’interno. Queste prime immagini rappresentano le più dettagliate mai ottenute della fotosfera e dimostrano che il telescopio è in grado di raggiungere la risoluzione prevista, riuscendo a distinguere dettagli di dimensioni di 15/20 chilometri sulla superficie solare. Qui vediamo un confronto tra le nuove immagini, a sinistra, e una ricostruzione di come avrebbe visto la stessa zona quello che era in precedenza il telescopio solare più potente, con uno specchio primario da 1,6 metri.

Pur assomigliando a un telescopio tradizionale, l’Inouye Solar Telescope deve affrontare problematiche tecniche molto diverse, prima fra tutte prevedere un complicato sistema di raffreddamento per dissipare l’enorme quantità di calore che lo specchio primario da quattro metri concentra sullo specchio secondario, il quale rimbalza l’immagine del Sole agli strumenti sottostanti, concentrati in un laboratorio che ruota assieme a tutto il telescopio. Telescopio che è dedicato alla memoria di Daniel Ken Inouye, senatore delle Hawaii al congresso statunitense di origine giapponese, uno dei principali fautori della ricerca astronomica nelle isole hawaiane. Combatté anche per la liberazione del nostro paese durante l’ultimo conflitto, e fu proprio in Italia, nei pressi di un paesino ligure, che perse il braccio destro durante un assalto per l’esplosione di una granata.

Daniel K. Inouye Solar Telescope

Il Daniel K. Inouye Solar Telescope ( DKIST ) è una struttura scientifica per gli studi del sole a Haleakala Osservatorio sul hawaiano dell’isola di Maui . Conosciuto come Advanced Technology Solar Telescope ( ATST ) fino al 2013, prende il nome da Daniel K. Inouye , senatore degli Stati Uniti per le Hawaii .  È il più grande telescopio solare del mondo, con un’apertura di 4 metri. Le immagini di prova sono state rilasciate nel gennaio 2020; le osservazioni scientifiche di routine inizieranno a luglio 2020 al termine della costruzione. Il DKIST è finanziato dalla National Science Foundation e gestito dal National Solar Observatory . È una collaborazione di numerosi istituti di ricerca.

Il DKIST può osservare il Sole in lunghezze d’ onda visibili o vicine all’infrarosso e ha uno specchio primario da 4,24 metri in una configurazione gregoriana fuori asse che offre un’apertura chiara e non ostruita di 4 metri . L’ottica adattiva si adatta allo schlieren atmosferico nell’immagine solare nota come visione astronomica per consentire osservazioni ad alta risoluzione di elementi sul Sole di soli 20 km. Il design a diaframma aperto fuori asse evita l’ostruzione centrale, riducendo al minimo la luce diffusa. Facilita anche il funzionamento dell’ottica adattiva e la ricostruzione di immagini digitali comeimaging a chiazze . Il sito sul Haleakalā vulcano è stato selezionato per il suo clima diurno chiare e favorevoli atmosferici seeing condizioni.

Costruzione: Il contratto per la costruzione del telescopio è stato assegnato nel 2010, con una data di completamento prevista per il 2017. La costruzione fisica presso il sito DKIST è iniziata nel gennaio 2013 e i lavori sull’alloggiamento del telescopio sono stati completati a settembre 2013. Lo specchio primario è stato consegnato al sito la notte dell’1–2 agosto 2017 e il telescopio completato ha fornito immagini del Sole con dettagli senza precedenti nel gennaio 2020. Altri strumenti, per misurare il campo magnetico solare, dovevano essere aggiunti la prima metà del 2020.

Struttura principale del telescopio: Lo specchio primario f / 2 spesso 75 mm ha un diametro di 4,24 metri con i 12 cm esterni mascherati, lasciando una sezione fuori asse di 4 metri di un diametro di 12 metri, parabola concava f / 0,67 . E ‘stato lanciato da Zerodur da Schott e lucidato a Richard F. Caris Specchio Laboratorio della University of Arizona e alluminato dal AMOS impianto rivestimento a specchio. Lo specchio secondario da 0,65 metri , un ellissoide concavo con una lunghezza focale di 1 metro, era realizzato in carburo di silicio ed è montato su un esapode per compensare l’espansione termica e la flessione della struttura del telescopio mantenendo lo specchio nella sua posizione ottimale.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. “Daniel K. Inouye Solar Telescope abbaglia con le prime immagini di luce” . Astronomia ora . 29 gennaio 2020. Le prime immagini luminose sono datate 10 e 12 dicembre 2019.
  2. “Telescopio solare nominato per il defunto senatore Inouye” . National Solar Observatory . 16 dicembre 2013 . Estratto il 21 ottobre 2015 .
  3. Witze, A. (29 gennaio 2020). “Il telescopio solare più potente del mondo è attivo e funzionante”. Natura . doi : 10.1038 / d41586-020-00224-z .
  4. Hannah Devlin (29 gennaio 2020). “Il telescopio cattura le immagini più dettagliate del sole” . The Guardian .
  5. Crockett, C. (29 gennaio 2020). “Queste sono le immagini più dettagliate del sole mai prese” . Notizie scientifiche . Estratto il 30 gennaio 2020 .
  6. “NSF seleziona NSO per costruire il più grande telescopio solare del mondo” (Comunicato stampa). SpaceRef. 22 gennaio 2010 . Estratto il 16 marzo 2017 .

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