太陽の表面の詳細が少しずつ明らかに：太陽を細部まで観察する

[モバイルソフトウェア：BoKeYuan] 2020年1月下旬に米国科学財団の4メートルイノウエ太陽望遠鏡から公開された最初の一連の画像を覚えていますか？この望遠鏡は、驚くほど詳細に太陽を映し出す世界最大の太陽望遠鏡であり、研究者はこれまでよりも高い解像度で太陽の表面を拡大して観察することができます。しかし、前例のない解像度で太陽を捉えられることに加え、新しい望遠鏡のサイズにはもう一つの利点がある。科学者が前例のない詳細さで光を捉えることも可能になるのだ。

「イノウエ太陽望遠鏡のような大型望遠鏡の使い方は2通りある。望遠鏡の直径が許す限りの精細さで太陽を観察するか、あるいは、ある程度の細部を犠牲にして、望遠鏡を光子のバケツのように使うかだ。イノウエ太陽望遠鏡は、非常に大きなバケツを提供してくれる」と、国立大気研究センター（NCAR）の科学者ロベルト・カシーニ氏は語った。 NCARの高高度天文台（HAO）の科学者たちは、この望遠鏡を光子のバケツとして使うことで、これまでの小型望遠鏡では見つけられなかったかもしれない太陽放射の可視スペクトルにおける新たな偏光特性を発見する機会が得られることを期待している。

こうした信号は科学者に太陽の複雑な磁場の働きについての重要な手がかりを与え、より多くの太陽光を捉えれば、それらの信号はより容易に識別できるようになる。これらの信号を探すために、研究者たちはイノウエ太陽望遠鏡の 5 つの機器のうちの 1 つである可視分光偏光計 (VISP) を設計し、構築しました。この極めて多用途な機器は、太陽放射の可視スペクトルのあらゆる波長を観測できるため、科学者は探査に大きな柔軟性を得ることができます。また、VISP によって収集されたデータを科学的成果物に迅速に変換する施設ソフトウェア パッケージとも統合されます。

少数から多数へ

可視分光偏光計のエンジニアリングの柔軟性とデータ処理能力により、太陽の偏光が何を明らかにできるかに新たな注目が集まるでしょう。 NCAR は国立科学財団 (NSF) によって後援されており、イノウエ太陽望遠鏡は NSF の国立太陽観測所によって管理されています。科学者たちは、磁場が太陽の大気中のイオンによって放出または散乱される光に影響を与え、偏光を生み出すことを1世紀以上前から知っていました。これらの磁場の偏光特性をモデル化して解釈することで、科学者は太陽の磁場の大規模な形状と構造を追跡することができます。

最終的に、これは研究者が太陽の爆発をよりよく理解し、それを予測する方法を理解するのに役立つでしょう。これらの激しい現象によって発生する宇宙天気は、無線通信、電力網、GPS 信号を妨害する可能性があるほか、宇宙飛行士を危険にさらしたり、衛星に損傷を与えたりする可能性があります。しかし、太陽からの偏光を検出し、解釈することは困難であった。その理由の1つは、信号が通常非常に微弱であるため、科学者がそれを太陽の非偏光背景と区別するために大量の光子を収集する必要があるからである。分極を検出するために使用される機器も、それ自体が分極を引き起こす可能性があるため、この困難に寄与しています。

たとえば、入射光を検出器に導く望遠鏡の鏡も光を偏光させます。太陽からの偏光信号を解明し、その信号を解釈するために必要なスキルは非常に専門的です。これまで、太陽スペクトル偏光測定は、ごく少数の人々だけが習得した技術でした。フィスプとイノウエ太陽望遠鏡は、このボトルネックを打破するように設計されています。この機器は、最小限の人的介入で設置および操作できます。データはデバイスのソフトウェアに直接送られ、ソフトウェアは情報を処理して科学に使用できる製品に変換します。

新しい発見の可能性

ViSP の自動化設計には、もう 1 つの明確な利点があります。異なる光の波長を研究するために手動で再構成する必要があった前身とは異なり、ViSP セットアップはコンピューター コンソールから簡単に変更でき、太陽の可視光スペクトルの任意の波長を観測できます。科学者は、古くて手間のかかる分光偏光計を使用する場合、太陽の磁気に敏感であることがすでにわかっている、十分にテストされた波長に固執する傾向があります。科学者はVISPを使用して同じ波長を研究し、イノウエ太陽望遠鏡の解像度を活用してこの偏光をこれまでにない詳細さで観測できるようになります。

しかし、VISP は科学者に可視光の全スペクトルを調査する許可も与え、科学者はこれまで見たことのない新しい偏光信号を発見する可能性があり、太陽の磁場に関する科学者の理解を深める可能性がある。 ViSP を使用すると、機器の自動化された柔軟性に加えて、巨大な望遠鏡の下に設置され、より多くの光を取り込むことができるため、これまで発見されていなかったこれらの信号が発見される可能性が高くなる可能性があります。新しい偏光信号は既知の信号よりも弱い可能性があり、その検出には信号をノイズから分離するためにより大きな光子のプールが必要になります。

VISP はまだサイトの承認と科学的検証の最終段階にあり、その間に研究者らは機器がすべての機能要件を満たし、科学的に実行可能であることを実証する予定です。このプロセスが完了すると、機器は科学的な運用を開始します。最終的には、VISP を含むこの望遠鏡のすべての機器が世界中の研究者に利用可能になる予定です。

ボコパーク |調査/出典: NCAR & UCAR

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