Le télescope solaire Daniel K. Inouye (DKIST), le plus grand télescope solaire du monde, a capturé sa première image de le soleil - l'image la plus haute résolution de notre étoile à ce jour - le mois dernier.
L'image commence ce que les scientifiques espèrent être une étude de près de 50 ans sur l'étoile la plus importante de la Terre. Les nouvelles images révèlent de petites structures magnétiques avec des détails incroyables. Alors que la construction du télescope de 4 mètres se termine au sommet de Haleakala sur l'île hawaïenne de Maui, davantage d'instruments du télescope commenceront à être mis en ligne, augmentant ainsi sa capacité à éclairer le soleil actif.
La résolution et la sensibilité uniques d'Inouye lui permettront de sonder le champ magnétique du soleil pour la toute première fois alors qu'il étudie les activités qui conduisent météo spatiale dans le voisinage de la Terre. Les particules chargées rejetées par le soleil peuvent interférer avec les satellites mécaniques de la Terre, les réseaux électriques et l'infrastructure de communication. Le nouveau télescope plongera également dans l'un des mystères solaires les plus contre-intuitifs: pourquoi le couronne du soleil, ou couche externe, est plus chaude que sa surface visible.
"Ce sont les images et les films de la surface solaire les plus haute résolution jamais réalisés", a déclaré le directeur d'Inouye, Thomas Rimmele, lors d'une conférence de presse vendredi 24 janvier. "Jusqu'à présent, nous venons de voir la pointe de l'iceberg."
"Un couteau suisse"
La construction du télescope solaire Inouye a commencé en 2012. Depuis lors, le télescope a respecté le budget et le calendrier, selon Dave Boboltz, directeur de programme de la Division d'astronomie de la National Science Foundation.
Le télescope a capturé l'image nouvellement publiée, qui est sa première image d'ingénierie, le 10 décembre 2019, mais l'observatoire n'est pas encore terminé. Un seul instrument, le Visible Broadband Imager (VBI), était opérationnel à l'époque. Le VBI prend des images à très haute résolution de la surface solaire et de la basse atmosphère.
Le deuxième instrument de l'observatoire, le spectro-polarimètre visible (VISP), a commencé à fonctionner jeudi 23 janvier. Comme un prisme, VISP divise la lumière en ses couleurs composantes pour fournir des mesures précises de ses caractéristiques sur plusieurs longueurs d'onde. Les autres instruments seront allumés au fur et à mesure que la construction du bâtiment de 13 étages se poursuivra, et que les opérations complètes devraient commencer en juillet 2020.
"Nous sommes maintenant dans le sprint final d'un très long marathon", a déclaré Rimmele.
Les premières images lumineuses capturées sont une image en fausses couleurs du soleil. Étant donné que le bâtiment est toujours en construction, les images ont été uniquement traitées mais non analysées pour les résultats scientifiques. Cependant, Rimmele a déclaré que le structures magnétiques qui apparaissaient auparavant dans les images solaires sous la forme de points lumineux uniques sont désormais visibles sous la forme de plusieurs structures plus petites, donnant un aperçu des capacités du nouveau télescope solaire.
Le prochain instrument qui sera livré au sommet sera le polarimètre cryogénique proche infrarouge, qui étudiera l'atmosphère solaire aux longueurs d'onde infrarouges, afin de sonder les champs magnétiques dans la couronne solaire sur un large champ de vision. Peu après, le spectromètre-polarimètre à diffraction limitée proche infrarouge arrivera, utilisant éventuellement des fibres optiques pour collecter des données spectrales à chaque point d'une image solaire bidimensionnelle, lui permettant de mesurer simultanément des informations spatiales et spectrales. L'instrument final, le Visible Tunable Filter, capturera des images à très haute résolution du soleil tout en effectuant des balayages à grande vitesse de la lumière qui peuvent identifier les atomes et les molécules.
Inouye devrait fonctionner pendant 44 ans, ce qui devrait couvrir deux des 22 années complètes du soleil cycles solaires. Sa suite d'instruments changera probablement avec le temps.
"La véritable puissance du télescope solaire Inouye est sa flexibilité, son évolutivité", a déclaré Boboltz. "C'est comme avoir un couteau suisse pour étudier le soleil."
Solveur solaire
Le soleil répand constamment de la matière dans l'espace dans toutes les directions. Ce vent solaire en cours interagit avec le champ magnétique terrestre, provoquant les aurores.
D'autres explosions sont plus dramatiques. Parfois, le soleil crache de gros morceaux de plasma et de particules appelés éjections de masse coronale (CME); s'ils atteignent la Terre, ils peuvent affecter les satellites et les réseaux électriques, les pannes de courant les plus puissantes. L'une des catastrophes modernes les plus connues s'est produite en 1989 lorsqu'une tempête géomagnétique a frappé le Québec, provoquant une panne de courant de neuf heures sur le territoire canadien. Des études ont établi le coût d'une panne de courant généralisée des dizaines de milliards à trillions de dollars, selon les circonstances.
Ces effets pourraient devenir plus graves. "Notre dépendance croissante vis-à-vis de la technologie augmente considérablement notre vulnérabilité aux conditions météorologiques spatiales", a déclaré Boboltz.
Les effets peuvent être faibles mais dévastateurs. En septembre 2017, alors qu'un trio d'ouragans progressait à travers les Caraïbes, les éruptions solaires ont causé plusieurs pannes de radio sur le côté ensoleillé de la Terre. De multiples pannes de radio ont interrompu les communications pendant la période dangereuse, parfois pendant 8 heures.
"Un événement naturel sur Terre et un événement naturel sur le soleil, lorsqu'ils sont combinés, représentent une menace beaucoup plus grande pour notre société", a déclaré Valentin Pillet, directeur de la National Science Foundation, lors de la conférence de presse.
Le télescope d'Inouye devrait permettre aux astronomes d'en savoir plus sur les moteurs de la météo spatiale. Cette compréhension peut aider à accélérer les prévisions pour les événements les plus extrêmes, permettant une réponse plus rapide lors de situations dangereuses.
Inouye n'agira pas seul pour y parvenir. "Pour vraiment comprendre les moteurs et l'impact de la météo spatiale, nous devons utiliser deux approches complémentaires", a déclaré Pillet. Inouye se chargera du premier, en effectuant des observations approfondies de la surface magnétique du soleil.
La deuxième approche nécessite l'envoi d'engins spatiaux près du soleil.
NASA Sonde solaire Parker lancé en 2018 et atteindra à moins de 4 millions de miles (6 millions de kilomètres) à son approche la plus proche de l'étoile. En février, la NASA et l'Agence spatiale européenne lanceront le Solar Orbiter, une mission dédiée à l'étude de l'héliosphère solaire, la bulle de particules chargées soufflée dans l'espace par le vent solaire.
Le trio est "très complémentaire de différentes manières", a déclaré Pillet. Alors qu'Inouye fournira un aperçu détaillé du champ magnétique solaire, les missions spatiales placeront ses observations dans le contexte de l'activité solaire et de la météo solaire.
Ensemble, "ils seront à la pointe de la découverte pour le prochain demi-siècle", a déclaré M. Pillet. "C'est vraiment le moment idéal pour devenir astronome solaire", a-t-il déclaré.
"Maison du soleil"
Haleakala, hawaïen pour "House of the Sun", semble être le cadre idéal pour un télescope solaire. Célèbre pour ses levers de soleil spectaculaires, le volcan dormant reçoit environ 15 minutes de plus de lumière du jour que la partie au niveau de la mer de l'île de Maui.
Selon la tradition hawaïenne, le volcan tire son nom d'un tour joué au soleil par le demi-dieu Maui. La mère de Maui se plaignait du fait que le soleil traversait le ciel si vite que son tissu ne pouvait pas sécher. Le filou est monté au sommet de la montagne et a lasso le soleil, refusant de le relâcher jusqu'à ce que le soleil accepte de ralentir. Pour assurer sa libération, le soleil a accepté de voyager plus lentement pour six mois de l'année.
La signification spirituelle des pics hawaïens a fait des ravages pour d'autres télescopes. Protestations sur la présence astronomique croissante sur Mauna Kea ont arrêt de la construction du télescope de trente mètres. Inouye n'a pas échappé à l'opposition. En 2015 et 2017, des centaines de manifestants se sont rassemblés pour empêcher les véhicules de construction de se rendre au sommet du pic.
Depuis lors, les responsables du télescope se réunissent deux fois par an avec un groupe de travail de Hawaïens indigènes, qu'ils ont l'intention d'apporter pour voir le télescope fini. Un nouveau centre de soutien scientifique a également été construit au pied de la montagne pour fournir un soutien hors site, et le sommet reste ouvert aux Hawaïens indigènes qui souhaitent pratiquer leur religion sur ses pentes.
L'Observatoire solaire national a également mis au point un ensemble de plans de cours pour les enseignants du secondaire qui mettent en évidence la longue histoire de l'astronomie d'Hawaï qui était présenté aux enseignants locaux en 2019.
"Nous avons réussi à atténuer une grande partie de cette controverse", a déclaré Boboltz.
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