Aunque la física solar es una de las ramas más maduras de la astrofísica, el sol enfrenta a los investigadores con una gran cantidad de problemas fundamentales pendientes. Estos problemas incluyen la determinación de la estructura y dinámica de la atmósfera solar, la evolución del campo magnético en la cromosfera y la corona, calentamiento coronal, la física de la liberación de energía impulsiva, transporte y aceleración energética de partículas, la física de las eyecciones de masa coronal (CME) y los choques, así como el origen solar de los impulsores del clima espacial.

El Square Kilometer Array (SKA) será el radiotelescopio más grande jamás construido, con el objetivo de proporcionar un área de recolección de más de 1 km ² . El instrumento se construirá en dos fases, conocido como SKA1 y SKA2. SKA1 corresponderá a aproximadamente el 10 por ciento del área de recolección final, y su despliegue comenzará en 2020 mientras que se espera que las actividades de puesta en servicio comiencen en 2024. SKA2 corresponderá al sistema final completo y comenzará su construcción, sujeto al rendimiento de SKA1, después de 2030.

El SKA1 constará de dos matrices, SKA1-LOW y SKA1-MID, que se construirá en Australia y Sudáfrica, respectivamente. La configuración esperada de los dos arreglos se presenta en la Fig. 1. Las líneas base máximas de los arreglos serán aproximadamente 65 km para SKA1-LOW y aproximadamente 150 km para SKA1-MID.

El SKA1-LOW observará de ~ 50 a 350 MHz e incluirá alrededor de 131, 000 antenas simples que están dispuestas en estaciones de 100 m de diámetro, cada una con 90 antenas de polarización dual. En cada estación se sumará en fase la señal de todas las antenas, permitiendo la formación de una "matriz de apertura" (ver Fig. 2, izquierda). La separación entre estaciones aumentará desde la parte central de la matriz hacia su borde exterior, llegando a varios kilómetros allí. El SKA1-MID observará en el rango de 350 MHz a 15,3 GHz que se dividirá en tres bandas de frecuencia. La matriz incluirá 133 platos de 15 m de diámetro (ver Fig.2, derecha) y también incorporará los 64 platos de 13,5 m de diámetro de la matriz MeerKAT.

El SKA realizará dos tipos de observaciones, formación de haces e imágenes interferométricas. Todas las observaciones de imágenes interferométricas serán espectroscópicas. Para un subarreglo dado que opera en modo interferométrico, "cada par de estaciones se correlacionará de forma cruzada para proporcionar visibilidades de polarización completa en el ancho de banda solicitado y el número de canales. En el '' modo de formación de haces", cada subconjunto puede formar varios haces de matriz atada y procesar datos para cada haz de forma independiente.

Observaciones solares con el SKA

Los científicos interesados ​​en utilizar el SKA para sus investigaciones han formado "Grupos de trabajo científicos" (SWG). Uno de ellos es el Solar, SWG heliosférico e ionosférico (SHI). Tiene más de 60 miembros de cuatro continentes y 20 países, y actualmente está presidido por E.P. Kontar (Glasgow) y D. Oberoi (Pune). Los intereses científicos del SHI SWG incluyen el sol tranquilo, regiones activas que no se queman, erupciones solares, CME, el viento solar, el sistema sol-Tierra, y la ionosfera. El grupo SHI ha establecido que tanto SKA1-LOW como SKA1-MID podrán observar el sol tanto en imágenes interferométricas como en modos de formación de haz.

La física solar se beneficiará enormemente del despliegue del SKA1 porque su angular, espectral, y resolución temporal, así como la sensibilidad, proporcionarán nuevos conocimientos importantes sobre muchos problemas importantes de la física solar. En Nindos et al. (2019). Un breve resumen es el siguiente.

Las observaciones de la corona sin llamaradas permitirán a los investigadores sondear su estructura y evolución con detalles sin precedentes. La detección de numerosos eventos transitorios débiles podría facilitar la derivación de estimaciones fiables sobre su contribución al calentamiento coronal en el marco del modelo de nanoflare.

Un resultado muy importante de las observaciones de SKA1 serán las mediciones directas e indirectas del campo magnético en alturas inaccesibles para otros instrumentos. Las mediciones se pueden utilizar tanto para el cálculo de los presupuestos de energía magnética libre como para el diagnóstico del campo magnético de regiones activas, bucles en llamas, y CME.

Las observaciones de SKA1 proporcionarán una visión completa de las emisiones coherentes e incoherentes que están íntimamente relacionadas con la aceleración de electrones, de emisión de girosincrotrón a partir de electrones precipitados y atrapados en bucles de llamarada, así como de CME, choques y fenómenos relacionados. Estas observaciones tienen el potencial de proporcionar avances importantes para abordar cuestiones clave de la física solar sobre:​​(1) la ubicación y configuración magnética del sitio de aceleración de electrones; (2) el (los) mecanismo (s) responsable (s) de la aceleración de partículas; (3) la relación llamarada-CME; (4) el momento y la evolución de las CME desde las primeras etapas de desarrollo hasta la corona exterior; (5) los impulsores de los choques coronales, así como las ubicaciones y la eficiencia de la aceleración de electrones por choques; y (6) el origen de los SEP.

Finalmente, Las observaciones de SKA1 también tendrán un fuerte componente heliosférico porque podrían proporcionar restricciones sobre la turbulencia y las olas en el viento solar (ver Nakariakov et al.2015, para detalles).

Sobre todo, como siempre ocurre con los nuevos instrumentos que superan significativamente a sus predecesores, es la alta probabilidad de nuevos descubrimientos que aún no se pueden predecir. Esta interesante perspectiva se ve reforzada por la disponibilidad de actividades sinérgicas entre el SKA y la nueva generación de instrumentos solares terrestres y espaciales.