เว็บตรง กล้องโทรทรรศน์สุริยะที่ใหญ่ที่สุดที่เคยมีมาจะช่วยเชื่อมโยงและปรับปรุงทฤษฎีฟิสิกส์สุริยะโดย CHARLIE WOOD | เผยแพร่ 31 ม.ค. 2020 20:30 น ศาสตร์ภาพระยะใกล้ของพื้นผิวดวงอาทิตย์
เมื่อดูในระยะใกล้ พื้นผิวของดวงอาทิตย์เดือดจนเป็นก้อนขนาดเท่ารัฐเท็กซัส ซึ่งเคยพบเห็นที่นี่เป็นครั้งแรก NSO/NSF/ออร่า
เมื่อวันที่ 6 พฤศจิกายน 2017 พายุสองลูกเข้าโจมตีทะเลแคริบเบียนพร้อมกัน พายุเฮอริเคนเออร์มาซึ่งกินพลังงานจากท้องทะเลอุ่น ปล่อยลมความเร็ว 185 ไมล์ต่อชั่วโมงใส่ชาวเมืองเซนต์มาร์ติน บาร์บูดา และเกาะอื่นๆ ในขณะเดียวกัน ที่อยู่ห่างออกไป 100 ล้านไมล์ พลังงานส่วนเกินครั้งที่สองได้ทำลายสนามแม่เหล็กบิดเบี้ยวของดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดแสงแฟลร์ที่แผ่รังสีเอกซ์และแสงอัลตราไวโอเลตมายังโลก พายุสุริยะได้ทำลายช่องสัญญาณฉุกเฉินในพื้นที่เป็นเวลาประมาณแปดชั่วโมง
แต่ในขณะที่นักอุตุนิยมวิทยารู้จักเส้นทางของ Irma
มาระยะหนึ่งแล้ว เปลวสุริยะที่รุนแรง ซึ่งมีพลังมากที่สุดในทศวรรษนี้กลับกลายเป็นเรื่องน่าประหลาดใจอย่างมาก นักวิจัยเข้าใจดีว่าชั้นบรรยากาศของโลกมีปฏิสัมพันธ์กับพื้นผิวของมันอย่างไรเพื่อให้เกิดฝน ลม และหิมะ แต่การหาว่าดาวฤกษ์ในท้องถิ่นของเราสร้าง “สภาพอากาศในอวกาศ” ได้อย่างไรยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ “บนโลก พวกเขามีเครือข่ายสถานีตรวจสอบสภาพอากาศขนาดใหญ่” Dan Seatonนักวิจัยด้านพลังงานแสงอาทิตย์ที่มหาวิทยาลัยโคโลราโดในโบลเดอร์กล่าว “แต่บนดวงอาทิตย์ เรามีภาพถ่าย การอนุมานสองสามภาพ แล้วก็มีการคาดเดามากมาย”
กล้องโทรทรรศน์พลังงานแสงอาทิตย์ Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) ที่ยังอยู่ระหว่างการก่อสร้าง ซึ่งเผยแพร่ภาพและภาพยนตร์แรกเกี่ยวกับพื้นผิวการกลิ้งของดวงอาทิตย์เมื่อวันพุธ แสดงถึงความพยายามครั้งสำคัญในการลดช่องว่างดังกล่าว กระจกขนาด 13 ฟุต ซึ่งกว้างกว่ากล้องโทรทรรศน์สุริยะอื่นๆ ถึง 3 เท่า สามารถระบุลักษณะเฉพาะที่เครื่องมืออื่นไม่สามารถทำได้ ในอนาคตอันใกล้ โรงงานมูลค่า 344 ล้านดอลลาร์ซึ่งตั้งอยู่บนภูเขาไฟ Haleakala ในฮาวาย จะวัดความบิดเบี้ยวและจุดเปลี่ยนของแรงที่มองไม่เห็นแต่รุนแรงซึ่งขับเคลื่อนสภาพอากาศในอวกาศ นั่นคือ สนามแม่เหล็ก
DKIST จะช่วยให้นักวิจัย “เข้าใจว่าสนามแม่เหล็กมีพฤติกรรมอย่างไร” Gianna Cauzziนักดาราศาสตร์จาก National Solar Observatory ซึ่งดูแล DKIST กล่าว เธอกล่าว นั่นคือกุญแจสำคัญสำหรับ “การทำความเข้าใจว่าการกำหนดค่าบางอย่างสามารถหยุดทำงานเมื่อใด และเพราะเหตุใด นั่นจะทำให้คุณเป็นคำใบ้ [ว่า] อาจมีบางอย่างกำลังมา” เมื่อรู้ว่าสถานีวิทยุมีแนวโน้มลดลง ผู้ปฏิบัติงานสามารถจัดรูปแบบการสื่อสารอื่น ๆ หรืออย่างน้อยก็เตือนคนอื่น ๆ ที่พวกเขาคาดว่าจะเงียบ
ดวงอาทิตย์อาจดูเหมือนลูกแก้วสีเหลืองที่ไม่แปรเปลี่ยนเมื่อมองจากระยะไกล แต่การซูมเข้าในมุมมองเผยให้เห็นมวลของกระแสน้ำที่หมุนวนและก้อนที่เพิ่มขึ้น—บอลลูนน้ำเดือดมากกว่าเครื่องประดับที่ส่องแสง นักฟิสิกส์จะเข้าใจมากหรือน้อยว่าเตาหลอมรวมของดาวทำให้เกิดความร้อนกับฟองสบู่ และส่งพวกมันขึ้นสู่พื้นผิวที่หก รวมถึงบรรยากาศที่แผ่วเบาไหลออกด้านนอกอย่างไร แต่อันแรกจะนำไปสู่อันที่สองได้อย่างไร? ขั้นต่อไปในฟิสิกส์สุริยะ Seaton กล่าวว่าจะเป็นการเย็บภาพสองภาพนี้ซึ่งส่วนใหญ่เข้ากันไม่ได้กับแบบจำลองอื่น ๆ ที่อธิบายลมสุริยะและสนามแม่เหล็กของโลกให้เป็นทฤษฎีขนาดใหญ่ที่ครอบคลุมทั้งระบบ
และนั่นคือที่มาของ DKIST มันมีวิสัยทัศน์
ที่เฉียบแหลมที่จำเป็นในการถ่ายภาพดวงอาทิตย์ในรายละเอียดที่ก่อนหน้านี้บอกเป็นนัยถึงเฉพาะในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เท่านั้น ด้วยภาพแรกซึ่งนักวิจัยยังไม่ได้ประมวลผลเพื่อการใช้งานทางวิทยาศาสตร์ กล้องโทรทรรศน์ได้จับภาพทุ่งเดือดขนาดเท่าเท็กซัสที่แตกออกบนพื้นผิว ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่าเซลล์ที่แตกเป็นฟองเหล่านี้จะมีหน้าตาเป็นอย่างไร แต่ด้วยตาเปล่า ดูเหมือนว่านักทฤษฎีจะทำให้พวกมันถูกต้องเป็นส่วนใหญ่ “ฉันรู้สึกทึ่งกับความคล้ายคลึงของแบบจำลองที่คาดการณ์ไว้” Courtney Peck นักวิทยาศาสตร์ด้านพลังงานแสงอาทิตย์แห่งมหาวิทยาลัยโบลเดอร์กล่าว “ดังนั้นฉันจึงคิดว่าเรากำลังก้าวไปข้างหน้าอย่างมาก”
นอกเหนือจากกระจกบานใหญ่แล้ว เครื่องมือนี้ยังได้รับพลังเพิ่มเติมจากการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์ กล้องโทรทรรศน์ทั้งหมดจะโฟกัสแสงที่สะสมไปยังจุดหนึ่งเพื่อแก้ไขภาพ และสำหรับ DKIST จุดนั้นจริง ๆ แล้วอยู่นอกกระจก การกำหนดค่านี้ทำให้เครื่องจักรออปติคัลที่รองรับทั้งหมด (เช่น อุปกรณ์ทำความเย็นที่น่าเกรงขาม) อยู่ห่างจากกระจก ซึ่งอาจปิดกั้นและกระจายแสงที่เข้ามา “เราหวังว่ามันจะเป็นการปฏิวัติ” Cauzzi กล่าว
ดูเหมือนว่ากลยุทธ์นี้จะได้ผล แม้ว่าการก่อสร้างจะไม่สิ้นสุดอย่างเป็นทางการจนกว่าจะถึงฤดูร้อน แต่ภาพของวันพุธได้ผ่านความละเอียดที่ดีที่สุดสำหรับความยาวคลื่นของแสงสีแดงนี้แล้ว โดยสามารถจับภาพได้ในระยะ 18 ไมล์ “นี่เป็นความสำเร็จครั้งสำคัญ เพราะมันหมายความว่าทั้งกล้องโทรทรรศน์และเลนส์ดาวน์สตรีมทั้งหมดจะทำงานตามที่คาดไว้” Cauzzi กล่าว
โฟกัสที่คมชัดนั้นเป็นกุญแจสำคัญในการไขปริศนาของดวงดาว ผู้สร้างแบบจำลองที่พยายามสร้างพฤติกรรมของปรากฏการณ์ขนาดใหญ่ เช่น เปลวสุริยะในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ กำลังหิวกระหายข้อมูลที่แม่นยำที่ DKIST สัญญาว่าจะส่งมอบ การคาดคะเนดังกล่าวเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงลักษณะเล็กๆ น้อยๆ ที่มองไม่เห็นบนพื้นผิว ซึ่งปัจจุบันพวกเขาต้องคาดเดา ด้วยมุมมองที่แปลกใหม่จากยานอวกาศยุโรปที่กำลังจะ มีขึ้น ซีตันคาดว่าแบบจำลองสุริยะในอนาคตจะได้รับประโยชน์จาก “สมมติฐานที่น้อยลงและความเป็นจริงมากขึ้น”
และภาพของวันพุธเป็นเพียงจุดเริ่มต้น เมื่อถึงเวลาที่จะใช้งานได้อย่างสมบูรณ์ในปีหน้า กล้องโทรทรรศน์จะมีเครื่องมือทั้งหมดห้าเครื่องที่สามารถรวบรวมสีได้ทั้งในส่วนที่มองเห็นได้และส่วนใกล้อินฟราเรดของสเปกตรัม
เครื่องมือเหล่านี้ยังสามารถแก้ไขเส้นสนาม
แม่เหล็กที่มองไม่เห็นซึ่งร้อยผ่านชั้นต่างๆ ของดวงอาทิตย์ได้ เนื่องจากอิทธิพลของแม่เหล็กจะปรับทิศทางและกรองแสงในลักษณะที่จดจำได้ นักฟิสิกส์พลังงานแสงอาทิตย์มีความอยากรู้อยากเห็นเป็นพิเศษที่จะเปลี่ยน DKIST ไปทางโคโรนา ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศที่หรี่ลง 10,000 เท่า (แต่ร้อนกว่าที่ขัดแย้งกันมาก) กว่าพื้นผิวของดาวฤกษ์ การปะทุเจาะทะลุโคโรนาระหว่างทางมายังโลก (ซึ่งอาจทำให้เกิดไฟฟ้าดับได้ในอีกไม่กี่วันต่อมา) ดังนั้นสนามแม่เหล็กจึงมีส่วนสำคัญและยังคงเข้าใจผิดของปริศนาสภาพอากาศในอวกาศ “นี่คือสิ่งที่เราไม่มี” Cauzzi กล่าว
สภาพอากาศทุกประเภทมีความโกลาหลโดยเนื้อแท้ และในขณะที่การพยากรณ์พายุฤดูหนาวยังคงต่อสู้ดิ้นรนเพื่อให้ได้หิมะที่ถูกต้อง นักพยากรณ์อวกาศอาจไม่สามารถคาดการณ์เวลาและความรุนแรงของเปลวไฟสุริยะที่รบกวนการสื่อสารได้อย่างแน่นอน เช่นเดียวกับประเภทที่กระทบกับหมู่เกาะแคริบเบียนสาม ปีที่แล้ว อย่างไรก็ตาม ซีตันแนะนำว่าทฤษฎีสุริยะที่เป็นเอกภาพมากขึ้นจะช่วยให้นักวิจัยตระหนักได้ดีขึ้นว่าเมื่อใดที่สนามแม่เหล็กถูกเตรียมให้ระเบิด และความสามารถเฉพาะตัวของ DKIST จะนำไปสู่ความก้าวหน้าทางฟิสิกส์สุริยะต่างๆ
“ทุกครั้งที่เรามองดูดวงอาทิตย์ในรูปแบบใหม่ เราจะต้องประหลาดใจทันทีกับสิ่งที่เราเห็น” เขากล่าว “และนี่คือสิ่งที่ไม่มีใครคาดหวังว่าจะได้เห็นซึ่งจะนำไปสู่ความก้าวหน้าในความเข้าใจอย่างลึกซึ้งว่าระบบทำงานอย่างไร” เว็บตรง
