A atividade do Sol, conhecida como "clima espacial", tem um efeito significativo na Terra e nos outros planetas do Sistema Solar. Erupções periódicas, também conhecidas como erupções solares, liberam quantidades consideráveis de radiação eletromagnética, o que pode interferir em tudo, desde satélites e viagens aéreas a redes elétricas. Por esse motivo, os astrofísicos estão tentando obter uma melhor visão do Sol para que possam prever seus padrões climáticos.
Esse é o objetivo do Telescópio Solar Daniel K. Inouye (DKIST) de 4 metros da NSF (13 pés) - anteriormente conhecido como Telescópio Solar de Tecnologia Avançada - localizado no Observatório Haleakala, na ilha de Maui, Havaí. Recentemente, essa instalação divulgou suas primeiras imagens da superfície do Sol, que revelam um nível de detalhe sem precedentes e oferecem uma prévia do que esse telescópio revelará nos próximos anos.
Essas imagens fornecem uma visão aproximada da superfície do Sol que mostra plasma turbulento disposto em um padrão de estruturas semelhantes a células. Essas células são uma indicação de movimentos violentos que transportam o plasma solar quente do interior do Sol para a superfície. Esse processo, conhecido como convecção, vê esse plasma brilhante subir à superfície nas células, onde esfria e afunda abaixo da superfície em pistas escuras.
Ao obter esses tipos de imagens precisas e claras do Sol, os astrônomos esperam poder melhorar sua compreensão desse processo para que possam prever mudanças repentinas no clima espacial. Como France Córdova, diretor da NSF, explicou:
“Desde que a NSF começou a trabalhar neste telescópio terrestre, esperamos ansiosamente as primeiras imagens. Agora podemos compartilhar essas imagens e vídeos, que são os mais detalhados do nosso sol até hoje. O Telescópio Solar Inouye da NSF poderá mapear os campos magnéticos na coroa solar, onde ocorrem erupções solares que podem impactar a vida na Terra. Este telescópio melhorará nossa compreensão do que impulsiona o clima espacial e, finalmente, ajudará os meteorologistas a prever melhor as tempestades solares. ”
Em outras palavras, o Sol é uma estrela da sequência principal do tipo G (anã amarela) que existe há cerca de 4,6 bilhões de anos. Isso coloca a metade do seu ciclo de vida, que durará cerca de 5 bilhões de anos. O processo de fusão nuclear auto-sustentável que alimenta o Sol (e fornece toda a nossa luz, calor e energia) consome cerca de 5 milhões de toneladas de combustível de hidrogênio a cada segundo.
Toda a energia criada por esse processo irradia para o espaço em todas as direções e chega até a extremidade do Sistema Solar. Desde a década de 1950, os cientistas entendem que a Terra reside na atmosfera do Sol e que as mudanças no clima têm um impacto profundo na Terra. Mesmo agora, décadas depois, há muito sobre os processos mais vitais do Sol que permanecem desconhecidos.
Matt Mountain é o presidente da Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia, que gerencia o Telescópio Solar Inouye. Como ele explicou o objetivo da astronomia solar:
"Na Terra, podemos prever se vai chover em praticamente qualquer lugar do mundo com muita precisão, e o clima espacial ainda não está lá. Nossas previsões ficam atrás do clima terrestre em 50 anos, se não mais. O que precisamos é compreender a física subjacente por trás do clima espacial, e isso começa com o sol, que é o que o Telescópio Solar Inouye estudará nas próximas décadas. ”
Os astrônomos determinaram que o movimento do plasma do Sol está relacionado a tempestades solares, devido ao modo como fazem com que as linhas do campo magnético do Sol se torçam e se enrolem. Medir e caracterizar o campo magnético do Sol é crucial para determinar as causas de atividade solar potencialmente prejudicial - algo para o qual o Telescópio Solar Inouye é qualificado de maneira única.
Segundo Thomas Rimmele, diretor do telescópio solar Inouye, tudo se resume ao campo magnético do Sol. “Para desvendar os maiores mistérios do sol, precisamos não apenas ver claramente essas estruturas minúsculas a 93 milhões de quilômetros, mas também medir com precisão a força e a direção do campo magnético próximo à superfície e rastrear o campo à medida que ele se estende até o milhão grau-corona, a atmosfera externa do sol.
Um dos maiores benefícios advindos de uma melhor compreensão da dinâmica solar é a capacidade de prever grandes eventos climáticos. Atualmente, governos e agências espaciais são capazes de antecipar eventos cerca de 48 minutos antes do tempo. Mas, graças à pesquisa conduzida pelo Telescópio Solar Inouye e outros observatórios solares, os astrônomos esperam que isso aconteça em até 48 horas.
Isso nos daria mais tempo para garantir que esses eventos não eliminem redes elétricas, infraestrutura crítica, satélites e estações espaciais. Naturalmente, o negócio de monitorar o Sol não é tarefa fácil e vem com seu quinhão de riscos. Por esse motivo, o telescópio solar Inouye aproveita muitos desenvolvimentos recentes em termos de construção, engenharia e astronomia.
Isso inclui seu espelho de 4 m (o maior de qualquer telescópio solar), óptica adaptativa para compensar a distorção causada pela atmosfera da Terra e as condições de visualização primitivas no topo do cume de Haleakala, com mais de 3000 m (10.000 pés). O telescópio também conta com várias salvaguardas para garantir que não fique superaquecido ao concentrar 13 quilowatts de energia solar do sol.
Isso é feito por meio de um toro metálico de alta tecnologia e resfriado a líquido (a “parada de aquecimento”) que mantém a maior parte da luz solar longe do espelho principal e das placas de resfriamento que cobrem a cúpula e mantêm as temperaturas estáveis ao redor do telescópio. O interior do observatório também é mantido fresco usando 11,25 km (7 milhas) de tubos de refrigeração, que são parcialmente resfriados pelo gelo que se acumula durante a noite e persianas internas que fornecem circulação de ar e sombra.
"Com a maior abertura de qualquer telescópio solar, seu design exclusivo e instrumentação de ponta, o Telescópio Solar Inouye - pela primeira vez - poderá realizar as medições mais desafiadoras do sol", disse Rimmele . “Após mais de 20 anos de trabalho de uma grande equipe dedicada ao design e construção de um importante observatório de pesquisa solar, estamos próximos da linha de chegada. Estou extremamente empolgado por estar posicionado para observar as primeiras manchas solares do novo ciclo solar que agora estão surgindo com este incrível telescópio. ”
David Boboltz, diretor de programa da Divisão de Ciências Astronômicas da NSF, também é responsável por supervisionar a construção e as operações da instalação. Como ele indicou, essas imagens são apenas a ponta do iceberg do Telescópio Solar Inouye:
“Nos próximos seis meses, a equipe de cientistas, engenheiros e técnicos do telescópio Inouye continuará testando e comissionando o telescópio para prepará-lo para uso pela comunidade científica solar internacional. O telescópio solar Inouye coletará mais informações sobre o nosso sol durante os primeiros 5 anos de sua vida útil do que todos os dados solares coletados desde que o Galileo apontou pela primeira vez um telescópio para o sol em 1612. ”
O Telescópio Solar Inouye faz parte de um trio de instrumentos que estão prontos para revolucionar a astronomia solar nos próximos anos. A ele se juntam o Parker Solar Probe da NASA (que atualmente orbita o Sol) e o ESA / NASA Solar Orbiter (que será lançado em breve). Como resumiu Valentin Pillet (o diretor do Observatório Nacional Solar da NSF), é um momento emocionante para ser um físico solar:
“O Telescópio Solar Inouye fornecerá sensoriamento remoto das camadas externas do sol e dos processos magnéticos que ocorrem nelas. Esses processos se propagam para o sistema solar, onde as missões Parker Solar Probe e Solar Orbiter medem suas conseqüências. No total, eles constituem um compromisso genuinamente de vários mensageiros para entender como as estrelas e seus planetas estão magneticamente conectados. ”
