次世代オプティクスは、太陽の広大な領域の最も広いリアルタイムビューを提供します

Anonim

NJITのビッグベアーソーラー天文台(BBSO)で開発された画期的な新しい光学デバイスは、複数の大気乱気流によって歪んだ太陽の画像を修正することで、太陽活動が起こった日付までに、星の表面の広大な広がり。

展望台の1.6メートルの新型太陽望遠鏡は、現在、太陽フレアやコロナ質量放出などの大規模な爆発の同時画像を生成することができます。この噴出は、20, 000マイル幅の太陽黒点サンの光景。

「太陽の嵐の起源など、太陽の基本的な動態を理解するためには、できるだけ広い視野からデータを収集する必要があります」とNJITの物理学の著名な研究教授であり、この次世代光学システムを開発するためにNational Science Foundation(NSF)が資金を提供している国際的な研究チーム。

「大規模なフレア時には、磁場の変化は、ほぼ同時に、多くの異なる場所で発生するように見える」と彼は説明する。 「包括的な噴火を一度に見るだけで、これらの磁気イベントの大きさ、強度、順序付けを正確に測定することができます。また、爆発するまで星の磁場を互いに推進する力を分析できます。大量の放射線や粒子が地球に向けられたときに宇宙天気を破壊する可能性があります」

マルチ共役適応光学(MCAO)装置は、現在世界最高解像度の太陽望遠鏡であるBBSO望遠鏡の開口部の下流に設置されている。 このシステムは、入射光波の経路を補正するために形状を変える3つのミラーで構成され、超高速カメラに取り付けられたコンピュータによって導かれ、波の経路の収差を測定するために毎秒2, 000フレームを要します。 このシステムは、3つのミラーのそれぞれが異なる高度から地面の近くで約3, 6マイルの高さで光を捕捉し、3つの補正された画像が一緒に乱れの影響を排除する歪みのない画像を生成するため、最大約7マイル。

MCAOシステムは、適応光学として知られている現在の技術で現在利用可能な、補正された視野のサイズを3倍にしました。単一シェイプシフトまたは変形可能ミラーを使用して画像を補正します。 これらの進歩を示す記事は、今日 天文学と天体物理学の ジャーナルに掲載されました。

ナショナル・ソーラー天文台(NSO)の博士研究員であるDirk Schmidt氏は、「国際的なプロジェクト科学者であるDirk Schmidt氏は、「1つではなく3つの変形可能なミラーを使用することの利点は容易に目に見えます。 MCAOチーム、および研究を記述する記事の最初の著者。 「長年の開発の末、これは、新しい、広範囲の太陽適応光学系のための重要なマイルストーンです」

地球の大気の異なる層、すなわち地面からジェット気流への乱流は、人間の目が補償できるよりも速く太陽の光の経路を変化させ、熱い排気が霧を作り出すように従来の望遠鏡によって捕捉された画像をぼかす。道路。 ぼやけは、異なる温度の空気塊が混ざり合って、光の伝搬を歪ませ、遠方の物体から常に変化するランダムな経路をとり、無作為化された入射角で観察者に到達するときに生じる。 同じ大気乱気流は星の輝きを引き起こします。

NJIT、NSO、Kiepenheuerドイツのソーラー物理学研究所の研究者を含むMCAOチームは、これらの歪みを修正する次世代の適応光学について10年以上にわたって協力してきました。 研究者たちは、数年にわたる実験室実験を交互に行った後、熱帯から放射される熱によって意図的に歪んだ光波を放射する太陽として機能する人工光源を用いて、視野を大幅に広げることに成功しました。 BBSOの光路内でリアルタイムに表示されます。

「何年にもわたって、私たちは鏡を何回も再構成して、それを待っていました。 瞬間、 "グッドは回想する。 「最後に、昨年7月下旬には、私たちが長い間探し求めてきたもの、すなわち鮮明で広い視野の補正された、しかし本質的に同一の画像を見ました。驚いた沈黙と拍手が続きました。遠くのフィールドに焦点を合わせるようにカメラを調整するのと同じように、最終的なトリックはフィールドを狭くして各ミラーでより深く焦点を合わせた補正を得るようになっていました。

科学的利益は多面的になると期待されている。 太陽活動のより鮮明でより包括的な見方は、太陽の爆発が磁気爆発と放射線を発生させ、粒子を数秒以内にほぼ光速に加速する手段など、神秘的な力学を説明しようとする研究者にさらなる手がかりを与えるはずです。 科学者たちは、物理的なプロセスが9000万マイル以上離れていることを理解すればするほど、より良い政策立案者は、通信衛星を破壊し、GPSシステムをノックアウトし、航空機の運行を停止し、ライトを消灯させ、コンピュータNJITの太陽陸上研究センターのディレクターAndrew Gerrardは、世界中のBBSOや他のいくつかのソーラー機器を宇宙空間で運用しています。

NSFの天文科学プログラム担当ディレクター、Peter Kurczynski氏は、「この大気中の複数層の乱気流を補正することは、工学的な解説である」とコメントしています。 「この研究は、次世代の観測に不可欠な技術を示しており、太陽の理解を向上させるでしょう。新しい技術が科学的発見を可能にするため、NSFは適応光学研究をサポートしています。

MCAOプロジェクトは、将来の太陽望遠鏡が必要とする光学機器の重要なテストとしても機能します。

ハワイの4mダニエル・K・イノウエ太陽望遠鏡(DKIST)のNSO准教授であるトマス・リムメル(Thomas Rimmele)は、「BBSOのMCAOの結果は、 MCAOチームの捜査官。 彼は次のように付け加えた。「このシステムは、太陽観測用の広域適応光学系の開発のための必須の実験プラットフォームを提供し、2020年に定期的に稼動するDKISTの適応光学系のパスファインダーとして機能します。

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