NJIT a une réputation de longue date en tant que leader dans la recherche de phénomènes provenant de l'étoile la plus proche de la Terre, le Soleil. Le télescope optique du NJIT à l'observatoire solaire de Big Bear et le réseau de radiotélescopes à Owens Valley, à la fois en Californie, ont considérablement élargi notre compréhension des événements solaires qui affectent périodiquement notre planète d'origine, des événements tels que les éruptions solaires et les éjections de masse coronale (CME) qui peuvent perturber les communications terrestres et les infrastructures électriques en plus d'autres effets.

Sous l'égide du Center for Solar-Terrestrial Research (CSTR) de l'université, Les enquêteurs du NJIT collaborent avec des collègues aux États-Unis et dans d'autres pays pour acquérir des connaissances encore plus critiques sur la physique solaire. C'est une connaissance essentielle non seulement pour une meilleure compréhension de base du Soleil, mais aussi pour améliorer la prévision des explosions solaires qui menacent nos technologies et pour concevoir de meilleures contre-mesures.

Quoi de plus, Les chercheurs du NJIT s'engagent à impliquer pleinement les étudiants dans la recherche de ces connaissances - des chercheurs comme le professeur adjoint de physique Bin Chen, qui a rejoint la faculté NJIT en 2016. Chen a récemment reçu une subvention CARRIÈRE de cinq ans totalisant plus de 700 $, 000 par la National Science Foundation (NSF). Le programme Faculty Early Career Development (CAREER) de la NSF offre les prix les plus prestigieux de la fondation pour soutenir les jeunes professeurs qui, dans la construction de leur carrière universitaire, ont démontré un potentiel exceptionnel en tant qu'éducateurs et chercheurs.

Chen a terminé son doctorat. à l'Université de Virginie en 2013 avec un accent sur la radioastronomie solaire. Son doctorat conseiller l'a présenté à un collègue astronome solaire, et maintenant collègue du NJIT, Professeur distingué de physique Dale Gary. Grâce à sa connaissance de Gary, et l'opportunité de collaborer à un projet de recherche utilisant les données d'observation du réseau solaire d'Owens Valley du NJIT, Chen a découvert les efforts de pointe de l'université en radiophysique solaire. Mais avant de rejoindre NJIT après avoir obtenu son doctorat, Chen a ajouté à son expérience de recherche grâce à une bourse postdoctorale dans le cadre du programme Living With a Star de la NASA et en tant qu'astrophysicien au Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, où il a travaillé sur des missions spatiales dédiées principalement à la science solaire.

Des informations choquantes

Bien qu'ils ne soient pas encore membres du corps professoral du NJIT, Chen et Gary ont collaboré avec des chercheurs de l'Observatoire national de radioastronomie, l'Université de Californie, l'Université des sciences appliquées et des arts du Nord-Ouest de la Suisse et l'Université du Minnesota sur un article pour la revue Science publié en 2015, "Accélération de particules par un choc de fin d'éruption solaire." L'article présentait des données d'imagerie radio qui fournissent de nouvelles informations sur la façon dont un phénomène connu sous le nom de choc de terminaison associé aux éruptions solaires, les explosions les plus puissantes du système solaire, aide à accélérer les électrons énergétiques dans les éruptions à des vitesses relativistes, propulsant ces particules dans l'espace presque à la vitesse de la lumière.

Chen poursuit maintenant cette enquête au NJIT. "Il y a beaucoup de choses que nous ne savons pas sur "l'intérieur" de ces explosions solaires et comment elles libèrent tant d'énergie si rapidement et de manière si catastrophique, " dit-il. " Par exemple, comment l'énergie est-elle stockée et libérée soudainement, souvent en quelques secondes ?

"L'accélération relativiste des particules que nous étudions également dans le cadre de cette recherche est un processus qui se déroule à travers l'univers et est un phénomène associé à, par exemple, les explosions d'étoiles massives connues sous le nom de supernovae. Le Soleil est un bon endroit pour étudier ce phénomène car sa proximité en termes astronomiques nous permet d'acquérir un volume de données à haute résolution impossible à obtenir en observant des étoiles beaucoup plus éloignées."

Pour ses recherches, Chen s'appuie sur des flux de données radio provenant d'un certain nombre de sources. En plus de l'observatoire radio du NJIT à Owens Valley, ceux-ci incluent le Karl G. Jansky Very Large Array au Nouveau-Mexique exploité par le National Radio Astronomy Observatory et le Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array au Chili. Des améliorations récentes à Owens Valley le placent à l'avant-garde de cette recherche en tant que radiotélescope de « nouvelle génération ». Un autre avantage très important offert par Owens Valley, comme le souligne Chen, est qu'il s'agit d'une installation dédiée à plein temps à la recherche solaire.

Chen est l'un des rares chercheurs à rechercher de nouvelles connaissances sur le Soleil en tirant parti d'une technique d'observation appelée imagerie par spectroscopie dynamique. Cette technique permet de capturer une image du Soleil toutes les 50 millisecondes à plus de mille fréquences, et à deux polarisations différentes. Cela fait 40, 000 images par seconde et des téraoctets de données brutes par jour qui peuvent être converties en images 3D avec une résolution bien supérieure à celle obtenue auparavant. "Cela nous donne le potentiel d'en apprendre beaucoup plus sur ce qui se passe au cœur des explosions solaires, " dit Chen.

Au-delà d'une meilleure compréhension de la physique fondamentale impliquée, Chen ajoute que ses recherches sont très favorables aux objectifs de la stratégie et du plan d'action nationaux sur la météorologie spatiale des États-Unis, qui reflète une conscience critique de la façon dont la météo spatiale générée par les phénomènes solaires affecte de nombreux aspects de la vie et des infrastructures terrestres. Il dit, "Les éruptions solaires et les CME sont les principaux moteurs de la météorologie spatiale. Une meilleure compréhension de ces moteurs est essentielle pour une meilleure prévision de tels événements et la mise en œuvre de mesures de protection."

Faire venir le soleil sur le campus

Dans l'estimation de Chen, NJIT possède une expérience unique dans la construction, exploitation et maintenance d'installations dédiées à l'observation radio du Soleil. Potentiellement, pour les étudiants, cela présente des opportunités exceptionnelles d'apprendre à la frontière des nombreuses disciplines pertinentes à l'étude du Soleil dans le spectre radioélectrique, y compris une familiarité pratique avec l'équipement impliqué. Bien qu'un nombre limité d'étudiants aient la chance de travailler à Owens Valley, ainsi qu'à Big Bear, la distance et le manque de logements appropriés empêchent beaucoup d'autres de participer à la recherche solaire sur place. C'est pourquoi Chen prévoit également d'affecter une partie de son financement de CARRIÈRE à la création d'un laboratoire de radio solaire sur le campus de Newark.

"L'idée derrière le Solar Radio Laboratory est d'avoir une installation sur le campus avec la même technologie de pointe que celle d'Owens Valley, juste sans les antennes, " explique Chen. " Nous aurons toute l'électronique, la technologie radio, la capacité de science des données pour le traitement des données en continu depuis la Californie. Cela donnera aux étudiants les mêmes opportunités pratiques de travailler et d'expérimenter avec l'instrumentation que NJIT a à Owens Valley, instrumentation vraiment unique aux États-Unis. Un autre objectif est de l'utiliser comme banc d'essai pour les améliorations futures à Owens Valley, et d'impliquer les élèves dans le développement de ces améliorations. »

Pour Chen, un objectif pédagogique complémentaire est également de faire progresser le programme Hale COLLAborative Graduate Education (COLLAGE) en physique solaire, qui commémore le nom de l'astronome solaire américain pionnier George Ellery Hale. Il existe très peu de programmes d'études supérieures dans ce domaine aux États-Unis et le corps professoral et les ressources physiques nécessaires sont largement répartis dans les établissements d'enseignement ainsi que dans la géographie. Pour remédier à cette situation, Philippe Goode, NJIT éminent professeur de recherche en physique et ancien directeur du CSTR, a proposé que le NJIT se joigne à l'Université du Colorado-Boulder et à plusieurs autres institutions qui avaient des programmes de physique solaire dans ce qui est maintenant connu sous le nom de programme COLLAGE.

"COLLAGE donne à plus d'étudiants dans différentes régions du pays l'accès à l'instruction et aux ressources qui leur permettent d'obtenir une maîtrise et un doctorat en physique solaire, " dit Chen. " Je travaille déjà avec une vingtaine d'étudiants, et c'est en fait un nombre assez important pour notre domaine. Mais non seulement nous multiplions les opportunités d'étudier la physique solaire au niveau universitaire, nous en apprenons davantage sur la coordination des ressources entre les écoles et l'enseignement efficace en ligne, ce qui profitera aux étudiants qui souhaitent étudier de nombreux sujets complexes différents. »