Las primeras imágenes del Telescopio Solar Inouye de 4 metros de la National Science Foundation, lanzado a finales de enero, reveló el Sol con un detalle asombroso. El tamaño del telescopio, es el telescopio solar más grande del mundo, permitió a los investigadores hacer zoom en la superficie solar con una resolución más alta que nunca.

Pero el tamaño del nuevo telescopio tiene otra ventaja más allá de la capacidad de capturar el Sol con una resolución sin precedentes. También permitirá a los científicos capturar una cantidad de luz sin precedentes.

"Puedes usar un gran telescopio, como el telescopio solar Inouye, dos caminos, "dijo Roberto Casini, científico del Centro Nacional de Investigaciones Atmosféricas (NCAR). "Puedes mirar el Sol con el más mínimo detalle que permite la apertura del telescopio, o puede sacrificar algunos de esos detalles para usar el telescopio como un cubo de fotones. El telescopio solar Inouye nos da un cubo muy grande ".

Los científicos del Observatorio de Gran Altitud (HAO) de NCAR esperan que el uso del telescopio como un cubo de fotones les dé la oportunidad de descubrir nuevas firmas de polarización en todo el espectro de luz visible que irradia el Sol. que puede haber sido demasiado débil para encontrar con telescopios más pequeños anteriores. Tales firmas, que dan a los científicos pistas críticas sobre el funcionamiento de los intrincados campos magnéticos del Sol, son más fáciles de distinguir cuando se puede capturar más luz solar.

Para buscar estas señales, Casini y sus colegas de HAO diseñaron y construyeron uno de los cinco instrumentos del Telescopio Solar Inouye:el Espectro Polarímetro Visible (ViSP). Este instrumento extremadamente versátil puede observar cualquier longitud de onda en el espectro visible de la radiación solar. permitiendo a los científicos un gran grado de flexibilidad para explorar. También se combinará con un paquete de software de instalación que convertirá rápidamente los datos recopilados por ViSP en un producto listo para la ciencia. Casini espera que la flexibilidad de ingeniería de ViSP y su capacidad de procesamiento de datos provoquen un enfoque renovado sobre los misterios que la luz polarizada del Sol puede revelar.

NCAR está patrocinado por la National Science Foundation (NSF). El Telescopio Solar Inouye es administrado por el Observatorio Solar Nacional de NSF.

De unos pocos a muchos:hacer accesible el espectropolarímetro

Durante más de un siglo, Los científicos han sabido que los campos magnéticos afectan la luz emitida o dispersada por los iones en la atmósfera solar. produciendo polarización. Modelando e interpretando la firma de polarización de estos campos, los científicos pueden rastrear la forma y estructura a gran escala de los campos magnéticos del Sol. Por último, esto ayudará a los investigadores a comprender mejor las erupciones solares y cómo predecirlas. Estos eventos violentos producen un clima espacial que tiene el potencial de interrumpir las comunicaciones por radio, redes eléctricas, y señales GPS, así como poner en peligro a los astronautas y dañar los satélites.

Pero detectar e interpretar la luz polarizada del Sol siempre ha sido un desafío. Parte del motivo es que la señal suele ser muy débil, y los científicos necesitan recolectar muchos fotones para distinguir esa señal del fondo no polarizado del Sol. Los instrumentos utilizados para detectar la polarización también contribuyen a esta dificultad porque pueden introducir polarización ellos mismos. Por ejemplo, los espejos utilizados en los telescopios para dirigir el camino de la luz entrante al detector también polarizan esa luz. La habilidad que se ha necesitado para desenredar la señal polarizada procedente del Sol e interpretar esa señal es bastante especializada.

"La espectropolarimetría solar hasta el día de hoy ha sido un arte dominado por unos pocos, "Dijo Casini.

HAO tiene una larga historia en la ciencia de la espectropolarimetría y ha construido otros instrumentos para estudiar el Sol. incluido un espectropolarímetro que todavía está funcionando en el Telescopio Solar Dunn en Sacramento Peak en Nuevo México. Pero la cantidad de observaciones tomadas por ese instrumento y otros ha superado con creces la cantidad de datos científicos disponibles para la comunidad. Esto se debe a que las observaciones están bloqueadas a la espera de que uno de los pocos expertos en el campo realice el análisis complejo necesario para convertir los datos en bruto en algo utilizable por una amplia gama de científicos solares.

Casini, que todavía guarda una caja de cartón con cintas de Sacramento Peak en el piso de su oficina hasta que tenga tiempo de analizarlas, dice que ViSP y el Telescopio Solar Inouye están diseñados para romper este cuello de botella. El instrumento, que se puede configurar y ejecutar con un mínimo de intervención humana, alimentará los datos directamente en el software de la instalación que puede digerir la información y transformarla en un producto utilizable para la ciencia.

"Queremos superar la inaccesibilidad de la ciencia de la polarimetría y crear datos listos para la ciencia para todos, "Dijo Casini.

La posibilidad de descubrir algo nuevo

El manos fuera El diseño automatizado de ViSP también tiene otra ventaja distintiva. A diferencia de sus predecesores, que deben reconfigurarse manualmente para estudiar diferentes longitudes de onda de luz, La configuración de ViSP se puede modificar fácilmente desde una consola de computadora para observar cualquier longitud de onda en el espectro visible del Sol.

Con mayores, espectropolarímetros intensivos en mano de obra, los científicos han tendido a ceñirse a longitudes de onda de luz bien probadas que ya se sabe que son sensibles al magnetismo del Sol. Los científicos podrán utilizar ViSP para estudiar estas mismas longitudes de onda, y aproveche la resolución del Telescopio Solar Inouye para observar esta polarización con un detalle sin precedentes.

Pero ViSP también otorgará a los científicos una licencia para explorar el espectro completo de luz visible, donde pueden tropezar con nuevas señales polarizadas que nunca antes se han descubierto y que podrían enriquecer su comprensión de los campos magnéticos del Sol. Encontrar estas señales no descubiertas anteriormente es quizás más probable con ViSP porque, además de la flexibilidad automatizada del instrumento, está montado debajo de un enorme telescopio capaz de dejar entrar tanta luz. Las nuevas señales polarizadas pueden ser más débiles que las que ya se conocen, y su detección requerirá un grupo aún mayor de fotones para aislar la señal del ruido.

"Debido a que este es el telescopio solar más grande, realmente brinda la oportunidad de buscar cosas nuevas, cosas que pueden haberse descuidado en el pasado porque no teníamos suficiente poder de recolección de luz, "Dijo Casini." Ahora tenemos suficiente luz ".

ViSP aún se encuentra en el proceso final de aceptación del sitio y verificación científica, durante el cual Casini y sus colegas están preparados para demostrar que el instrumento cumple con todos los requisitos prometidos y, por lo tanto, es científicamente viable. Una vez que se complete este proceso, el instrumento comenzará las operaciones científicas. Por último, todos los instrumentos del telescopio, incluido ViSP, estará disponible para que lo utilicen investigadores de todo el mundo. Casini, para uno, está emocionado por lo que los investigadores solares pueden aprender.

"Realmente hemos producido un instrumento que te permite explorar el espectro visible del Sol como quieras, y puede que nos sorprenda lo que encontremos, ", dijo." Hay mucho que todavía podemos aprender de un descubrimiento fortuito ".