NJIT tiene una reputación de larga data como líder en la investigación de fenómenos que se originan en la estrella más cercana a la Tierra:el Sol. El telescopio óptico de NJIT en el Observatorio Solar Big Bear y el conjunto de radiotelescopios en Owens Valley, ambos en California, Hemos ampliado enormemente nuestra comprensión de los eventos solares que afectan periódicamente a nuestro planeta de origen, eventos como erupciones solares y eyecciones de masa coronal (CME) que pueden interrumpir las comunicaciones terrestres y la infraestructura de energía, además de otros efectos.

Bajo los auspicios del Centro de Investigación Solar-Terrestre (CSTR) de la universidad, Los investigadores del NJIT están colaborando con colegas en los EE. UU. Y otros países para obtener un conocimiento aún más crítico de la física solar. Es un conocimiento esencial no solo para una mejor comprensión básica del Sol, sino también para mejorar la predicción de las explosiones solares que amenazan nuestras tecnologías y para idear mejores contramedidas.

Y lo que es más, Los investigadores del NJIT están comprometidos a involucrar completamente a los estudiantes en la búsqueda de este conocimiento; investigadores como el profesor asistente de física Bin Chen, que se unió a la facultad de NJIT en 2016. Chen recibió recientemente una subvención de CAREER de cinco años por un total de más de $ 700, 000 por la National Science Foundation (NSF). El programa de desarrollo profesional temprano de la facultad (CAREER) de la NSF ofrece los premios más prestigiosos de la fundación en apoyo de los profesores más jóvenes que, en la construcción de sus carreras académicas, han demostrado un potencial sobresaliente como educadores e investigadores.

Chen completó su Ph.D. en la Universidad de Virginia en 2013 con un enfoque en radioastronomía solar. Su Ph.D. asesor le presentó a su compañero astrónomo solar, y ahora colega de NJIT, Profesor Distinguido de Física Dale Gary. A través de su amistad con Gary, y la oportunidad de colaborar en un proyecto de investigación utilizando datos de observación de Owens Valley Solar Array de NJIT, Chen se enteró de los esfuerzos de vanguardia de la universidad en radiofísica solar. Pero antes de unirse a NJIT después de recibir su doctorado, Chen agregó a su experiencia de investigación a través de una beca postdoctoral en el programa Living With a Star de la NASA y como astrofísico en el Centro Smithsonian de Astrofísica de Harvard, donde trabajó en misiones espaciales dedicadas principalmente a la ciencia solar.

Perspectivas impactantes

Aunque todavía no son miembros de la facultad de NJIT, Chen y Gary colaboraron con investigadores del Observatorio Nacional de Radioastronomía, la Universidad de California, la Universidad de Artes y Ciencias Aplicadas del Noroeste de Suiza y la Universidad de Minnesota en un artículo para la revista Science publicado en 2015, "Aceleración de partículas por un choque de terminación de llamarada solar". El artículo presentó datos de imágenes de radio que proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo un fenómeno conocido como choque de terminación asociado con las erupciones solares, las explosiones más poderosas del sistema solar, ayuda a acelerar los electrones energéticos en las llamaradas a velocidades relativistas, impulsando estas partículas al espacio casi a la velocidad de la luz.

Chen ahora continúa esta investigación en NJIT. "Hay mucho que no sabemos sobre el 'interior' de estas explosiones solares y cómo liberan tanta energía de forma tan rápida y catastrófica, ", dice". Por ejemplo, ¿Cómo se almacena y libera repentinamente la energía? a menudo en cuestión de segundos?

"La aceleración relativista de partículas que también estamos estudiando como parte de esta investigación es un proceso que tiene lugar en todo el universo y es un fenómeno asociado con, por ejemplo, las explosiones masivas de estrellas conocidas como supernovas. El Sol es un buen lugar para investigar este fenómeno porque su cercanía en términos astronómicos nos permite adquirir un volumen de datos de alta resolución imposible de obtener observando estrellas mucho más distantes ".

Por su investigación, Chen se basa en flujos de datos de radio de varias fuentes. Además del observatorio de radio de NJIT en Owens Valley, estos incluyen el Karl G. Jansky Very Large Array en Nuevo México operado por el Observatorio Nacional de Radioastronomía y el Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array en Chile. Las recientes mejoras en Owens Valley lo sitúan a la vanguardia de esta investigación como un radiotelescopio de "nueva generación". Otra ventaja muy importante que ofrece Owens Valley, como enfatiza Chen, es que se trata de una instalación dedicada a tiempo completo a la investigación solar.

Chen es uno de los pocos investigadores que buscan nuevos conocimientos sobre el Sol aprovechando una técnica de observación llamada imagen de espectroscopia dinámica. Esta técnica permite capturar una imagen del Sol cada 50 milisegundos a más de mil frecuencias, y en dos polarizaciones diferentes. Esto suma 40, 000 imágenes por segundo y terabytes de datos sin procesar en un día que se pueden convertir en imágenes 3D con una resolución mucho mayor que la obtenible anteriormente. "Esto nos da el potencial de aprender mucho más sobre lo que está sucediendo en el corazón de las explosiones solares, "Dice Chen.

Más allá de una mayor comprensión de la física fundamental involucrada, Chen agrega que su investigación apoya en gran medida los objetivos de la Estrategia y Plan de Acción Nacional de Clima Espacial de EE. UU., que refleja la conciencia crítica de cómo el clima espacial generado por los fenómenos solares impacta en muchos aspectos de la vida y la infraestructura terrestres. Él dice, "Las erupciones solares y las CME son los principales impulsores del clima espacial. Una mejor comprensión de estos impulsores es esencial para una mejor predicción de tales eventos y la implementación de medidas de protección".

Llevando el sol al campus

En la estimación de Chen, NJIT tiene una experiencia única en la construcción, operación y mantenimiento de instalaciones dedicadas a la observación del sol por radio. Potencialmente, para estudiantes, esto presenta oportunidades excepcionales para aprender en la frontera de las muchas disciplinas relevantes para investigar el Sol en el espectro de radio, incluida la familiaridad práctica con el equipo involucrado. Si bien un número limitado de estudiantes tiene la oportunidad de trabajar en Owens Valley, así como en Big Bear, la distancia y la falta de adaptaciones adecuadas impiden que muchos más participen en la investigación solar en el lugar. Es por eso que Chen también planea aplicar una parte de los fondos de su CARRERA para crear un Laboratorio de Radio Solar en el campus de Newark.

"La idea detrás del Laboratorio de Radio Solar es tener una instalación en el campus con la misma tecnología de punta que se encuentra en Owens Valley, solo sin las antenas, ", Explica Chen." Tendremos toda la electrónica, la tecnología de radio, la capacidad de ciencia de datos para procesar la transmisión de datos desde California. Esto les dará a los estudiantes las mismas oportunidades prácticas para trabajar y experimentar con la instrumentación que tiene NJIT en Owens Valley. instrumentación que es realmente única en los Estados Unidos. Otro objetivo es utilizar esto como un banco de pruebas para futuras mejoras en Owens Valley, e involucrar a los estudiantes en el desarrollo de esas mejoras ".

Para Chen, Un objetivo educativo complementario es también avanzar en el programa Hale COLLAGE® Graduate Education (COLLAGE) en física solar, que conmemora el nombre del pionero astrónomo solar estadounidense George Ellery Hale. Hay muy pocos programas de posgrado en este campo en los EE. UU. Y la facultad y los recursos físicos necesarios están ampliamente distribuidos entre las instituciones educativas y la geografía. Para abordar esta situación, Philip Goode, Distinguido profesor de investigación de física de NJIT y ex director del CSTR, propuso que NJIT se uniera a la Universidad de Colorado-Boulder y varias otras instituciones que tenían programas de física solar en lo que ahora se conoce como el programa COLLAGE.

"COLLAGE brinda a más estudiantes en diferentes partes del país acceso a la instrucción y los recursos que les permiten completar maestrías y doctorados en física solar, ", Dice Chen." Ya estoy trabajando con unos 20 estudiantes, y eso es realmente un número bastante grande para nuestro campo. Pero no solo estamos aumentando las oportunidades de estudiar física solar a nivel de posgrado, estamos aprendiendo más sobre la coordinación de recursos entre las escuelas y la enseñanza eficaz en línea, lo que beneficiará a los estudiantes que quieran estudiar muchas materias complejas diferentes ".