L’activité du Soleil, connue sous le nom de «météo spatiale», a un effet significatif sur la Terre et les autres planètes du système solaire. Les éruptions périodiques, également appelées éruptions solaires, libèrent des quantités considérables de rayonnement électromagnétique, qui peuvent interférer avec tout, depuis les satellites et les voyages en avion jusqu'aux réseaux électriques. Pour cette raison, les astrophysiciens tentent de mieux voir le Soleil afin de pouvoir prédire ses conditions météorologiques.
Tel est le but derrière le télescope solaire Daniel K. Inouye (DKIST) de 4 mètres (13 pieds) de la NSF - anciennement connu sous le nom de télescope solaire de technologie avancée - qui est situé à l'observatoire Haleakala sur l'île de Maui, à Hawaï. Récemment, cette installation a publié ses premières images de la surface du Soleil, qui révèlent un niveau de détail sans précédent et offrent un aperçu de ce que ce télescope révélera dans les années à venir.
Ces images fournissent une vue rapprochée de la surface du Soleil qui montre un plasma turbulent disposé dans un motif de structures de type cellulaire. Ces cellules sont une indication de mouvements violents qui transportent le plasma solaire chaud de l'intérieur du Soleil à la surface. Ce processus, appelé convection, voit ce plasma brillant remonter à la surface des cellules, où il se refroidit et s'enfonce ensuite sous la surface dans des voies sombres.
En obtenant ces types d'images précises et claires du Soleil, les astronomes espèrent être en mesure d'améliorer leur compréhension de ce processus afin de pouvoir prédire les changements soudains de la météo spatiale. Comme l'explique France Córdova, la directrice de la NSF:
«Depuis que NSF a commencé à travailler sur ce télescope au sol, nous attendons avec impatience les premières images. Nous pouvons maintenant partager ces images et vidéos, qui sont les plus détaillées de notre soleil à ce jour. Le télescope solaire Inouye de NSF pourra cartographier les champs magnétiques dans la couronne solaire, où se produisent des éruptions solaires qui peuvent avoir un impact sur la vie sur Terre. Ce télescope améliorera notre compréhension de ce qui motive la météo spatiale et, en fin de compte, aidera les prévisionnistes à mieux prévoir les tempêtes solaires. »
Pour le dire clairement, le Soleil est une étoile de séquence principale de type G (naine jaune) qui existe depuis environ 4,6 milliards d'années. Cela le place à mi-chemin de son cycle de vie, qui durera encore environ 5 milliards d'années. Le processus de fusion nucléaire auto-entretenue qui alimente le Soleil (et fournit toute notre lumière, notre chaleur et notre énergie) consomme environ 5 millions de tonnes de carburant hydrogène chaque seconde.
Toute l'énergie créée par ce processus rayonne dans l'espace dans toutes les directions et atteint jusqu'aux limites du système solaire. Depuis les années 1950, les scientifiques ont compris que la Terre réside dans l'atmosphère du Soleil et que les changements de son temps ont un impact profond sur la Terre. Même maintenant, des décennies plus tard, il y a beaucoup de choses sur les processus les plus vitaux du Soleil qui restent inconnues.
Matt Mountain est le président de l'Association des universités pour la recherche en astronomie, qui gère le télescope solaire d'Inouye. Comme il a expliqué le but de l'astronomie solaire:
«Sur Terre, nous pouvons prédire s’il va pleuvoir à peu près partout dans le monde de façon très précise, et la météo spatiale n’est tout simplement pas encore là. Nos prévisions accusent un retard de 50 ans sur la météo terrestre, sinon plus. Ce dont nous avons besoin, c'est de saisir la physique sous-jacente derrière la météo spatiale, et cela commence par le soleil, ce que le télescope solaire d'Inouye étudiera au cours des prochaines décennies. »
Les astronomes ont déterminé que le mouvement du plasma du Soleil est lié aux tempêtes solaires en raison de la façon dont elles provoquent la torsion et l’emmêlement des lignes de champ magnétique du Soleil. La mesure et la caractérisation du champ magnétique du Soleil sont cruciales pour déterminer les causes de l'activité solaire potentiellement nocive - quelque chose pour lequel le télescope solaire d'Inouye est particulièrement qualifié.
Selon Thomas Rimmele, directeur du télescope solaire d'Inouye, tout se résume au champ magnétique du Soleil. «Pour percer les plus grands mystères du soleil, nous devons non seulement être en mesure de voir clairement ces minuscules structures à 150 millions de kilomètres de distance, mais mesurer très précisément la force et la direction de leur champ magnétique près de la surface et tracer le champ lorsqu'il s'étend dans le million. -degré corona, l'atmosphère extérieure du soleil. "
L'un des principaux avantages d'une meilleure compréhension de la dynamique solaire est la capacité de prédire les événements météorologiques majeurs. À l'heure actuelle, les gouvernements et les agences spatiales sont en mesure d'anticiper les événements environ 48 minutes à l'avance. Mais grâce aux recherches menées par le télescope solaire d'Inouye et d'autres observatoires solaires, les astronomes s'attendent à obtenir cela jusqu'à 48 heures.
Cela nous donnerait plus de temps pour nous assurer que ces événements ne coupent pas les réseaux électriques, les infrastructures critiques, les satellites et les stations spatiales. Naturellement, la surveillance du Soleil n'est pas une tâche facile et comporte son lot de risques. Pour cette raison, le télescope solaire d'Inouye exploite de nombreux développements récents en termes de construction, d'ingénierie et d'astronomie.
Cela inclut son miroir de 4 m (13 pieds) (le plus grand de tous les télescopes solaires), l'optique adaptative pour compenser la distorsion causée par l'atmosphère de la Terre et les conditions d'observation immaculées au sommet de plus de 3000 m (10000 pieds) de Haleakala. Le télescope s'appuie également sur plusieurs mesures de protection pour s'assurer qu'il ne devient pas surchauffé en concentrant 13 kilowatts d'énergie solaire du soleil.
Cela se fait via un tore métallique refroidi par liquide de haute technologie (le «arrêt thermique») qui maintient la plupart de la lumière du soleil loin du miroir principal et des plaques de refroidissement qui couvrent le dôme et maintiennent les températures stables autour du télescope. L'intérieur de l'observatoire est également maintenu au frais à l'aide de 11,25 km (7 mi) de tuyaux de liquide de refroidissement, qui sont partiellement refroidis par la glace qui s'accumule pendant la nuit, et des volets intérieurs qui assurent la circulation de l'air et de l'ombre.
«Avec la plus grande ouverture de tous les télescopes solaires, sa conception unique et ses instruments de pointe, le télescope solaire Inouye - pour la première fois - sera en mesure d'effectuer les mesures les plus difficiles du soleil», a déclaré Rimmele . «Après plus de 20 ans de travail par une grande équipe dédiée à la conception et à la construction d'un premier observatoire de recherche solaire, nous sommes proches de la ligne d'arrivée. Je suis extrêmement excité d'être positionné pour observer les premières taches solaires du nouveau cycle solaire en train de monter en puissance avec cet incroyable télescope. "
David Boboltz, directeur de programme à la Division des sciences astronomiques de la NSF, est également responsable de la supervision de la construction et des opérations de l'installation. Comme il l'a indiqué, ces images ne sont que la pointe de l'iceberg du télescope solaire d'Inouye:
«Au cours des six prochains mois, l'équipe de scientifiques, d'ingénieurs et de techniciens du télescope d'Inouye continuera de tester et de mettre en service le télescope pour le rendre prêt à être utilisé par la communauté scientifique solaire internationale. Le télescope solaire d'Inouye recueillera plus d'informations sur notre soleil au cours des 5 premières années de sa vie que toutes les données solaires recueillies depuis que Galileo a pointé un télescope vers le soleil en 1612. »
Le télescope solaire d'Inouye fait partie d'un trio d'instruments qui devraient révolutionner l'astronomie solaire dans les années à venir. Il est rejoint par la sonde solaire Parker de la NASA (qui est actuellement en orbite autour du soleil) et l’orbiteur solaire ESA / NASA (qui sera bientôt lancé). Comme Valentin Pillet l'a résumé (le directeur de l'Observatoire solaire national de la NSF), c'est une période passionnante pour être un physicien solaire:
«Le télescope solaire d'Inouye fournira la télédétection des couches extérieures du soleil et des processus magnétiques qui s'y produisent. Ces processus se propagent dans le système solaire où les missions Parker Solar Probe et Solar Orbiter mesureront leurs conséquences. Ensemble, ils constituent une véritable entreprise multi-messagers pour comprendre comment les étoiles et leurs planètes sont magnétiquement connectées. »
