Un télescope solaire qui capture des images de tout le disque du Soleil, surveiller les éruptions se déroulant simultanément dans différents champs magnétiques à la fois dans la photosphère et la chromosphère, est maintenant installé à côté du télescope solaire Goode (GST) au Big Bear Solar Observatory (BBSO) du NJIT, basé en Californie.

Le télescope, SOLIS (Investigations Synoptiques Optiques Long Terme du Soleil), recueille des images de trois instruments distincts sur des années et même des décennies, plutôt que des minutes ou des heures, donnant aux scientifiques une vue complète de l'activité solaire telle que les éruptions cutanées et les injections de masse coronale sur le long terme. Il viendra compléter la TPS, qui rassemble des images haute résolution d'explosions individuelles à un niveau de détail tel que les chercheurs commencent à dévoiler les opérations mécaniques qui les déclenchent.

"Avec cet ajout important, BBSO devient un site d'observation complet qui offre non seulement des observations solaires à haute résolution, mais aussi des données globales de notre étoile, " note Wenda Cao, professeur de physique au NJIT et directeur de BBSO. "En surveillant les variations du Soleil de façon continue pendant plusieurs décennies, on comprendra mieux le cycle de l'activité solaire, des dégagements soudains d'énergie dans l'atmosphère solaire, les flux d'irradiance solaire, ou la luminosité, et leur relation avec le changement global sur Terre."

Plus tôt ce mois-ci, BBSO a reçu une subvention de 2,3 millions de dollars de la National Science Foundation (NSF) qui financera la poursuite de l'étude scientifique du Soleil à l'aide de la TPS de 1,6 mètre à Big Bear, qui est actuellement le télescope solaire à la plus haute résolution au monde.

"La TPS continuera de jouer un rôle crucial, rôle de premier plan dans l'avancement des études solaires jusqu'à la fin de cette décennie et au-delà. Nous obtiendrons, analyser et interpréter les données solaires de la plus haute résolution jamais prises, tout en développant et en appliquant des outils analytiques pour attaquer un certain nombre de critiques, problèmes de pointe dans la recherche solaire, " dit Cao, chercheur principal de la subvention. « Cette subvention de la NSF est extrêmement importante; elle nous permet de maintenir le fonctionnement du télescope, l'équipe d'ingénierie talentueuse actuelle et la recherche avancée à BBSO et sur le campus NJIT. Avec d'autres subventions, il fournira le financement de base vital pour permettre à toute la science, l'instrumentation et l'éducation associées à l'installation. »

« L'ajout de SOLIS à l'observatoire solaire de Big Bear profite grandement à l'ensemble de la communauté de la météorologie spatiale, " ajoute Andrew Gerrard, le directeur du NJIT's Center for Solar-Terrestrial Research, qui exploite BBSO, le réseau solaire d'Owens Valley près de Big Pine, Californie, l'instrument RBSPICE des sondes Van Allen de la NASA, et les instruments géospatiaux du monde entier. "Les données de ce groupe d'instruments soutiendront à la fois les prévisions météorologiques spatiales et la physique solaire fondamentale, qui fournissent des éléments importants du Plan d'action national sur la météorologie spatiale de 2015. »

SOLIS, qui a été développé par le National Solar Observatory (NSO), un consortium de recherche académique avec le soutien de la NSF, déménage à Big Bear depuis son site actuel à Tucson, Arizona., parce que l'organisation déménage de ses installations au Nouveau-Mexique et en Arizona vers de nouveaux emplacements à Hawaï et au Colorado. Big Bear a été considéré comme un emplacement idéal pour SOLIS, parce que le lac supprime les turbulences atmosphériques au niveau du sol causées par les thermiques de chauffage, offrant une "vue" exceptionnelle pendant de longues périodes par jour sur ses plus de 286 jours de soleil par an.

SOLIS est une suite de trois instruments innovants qui améliorent considérablement les observations solaires synoptiques au sol. Le spectromagnétographe vectoriel de 50 cm est un appareil compact, vecteur-polarimètre à haut débit avec un miroir secondaire actif, un spectrographe à réseau contrôlé activement et deux caméras à grande vitesse avec des matrices de plan focal hybrides multiplexeur silicium sur CMOS. Il mesurera la force et la direction du champ magnétique sur tout le disque solaire en 15 minutes. La patrouille à disque complet de 14 cm prend des images à disque complet du Soleil dans diverses couleurs à une cadence élevée à travers des filtres biréfringents à cristaux liquides. Le spectromètre de lumière solaire intégré de 8 mm utilise un spectrographe alimenté par fibre pour mesurer les changements infimes du spectre du Soleil comme s'il s'agissait d'une étoile lointaine. Un degré élevé d'automatisation et de contrôle à distance offre un accès utilisateur rapide aux données et une interaction flexible avec le processus de collecte de données.

" SOLIS poursuit un enregistrement de 45 ans de données sur le comportement du champ magnétique du Soleil qui a commencé à l'origine à Kitt Peak, Arizona. C'est aussi le plus long fournisseur cohérent de données sur la direction du champ magnétique dans la photosphère, remontant à 2003. SOLIS fournit désormais de manière unique des observations de la force et de la direction du champ magnétique dans la chromosphère, une couche importante de l'atmosphère solaire où le champ magnétique change brusquement de direction de principalement vertical à principalement horizontal, " dit Frank Hill, directeur adjoint de l'ONS.

Il ajouta, "Ces données améliorent nos modèles du comportement de la couronne solaire, en particulier lorsque des poussées surviennent. Les données sont également une entrée importante pour les modèles de la direction du champ magnétique à l'intérieur d'une éjection de masse coronale (CME) lorsqu'elle frappe la magnétosphère terrestre ; il s'agit d'un indicateur critique de la force de la tempête géomagnétique qui s'ensuit, qui peut nuire à notre technologie. »

La variabilité du Soleil, notamment son cycle d'activité, est de plus en plus important pour la vie sur Terre alors que la société devient de plus en plus dépendante de la technologie dans la vie quotidienne.

Télécommunications, Navigation GPS, satellite, vols spatiaux avec des astronautes à bord, les passagers des compagnies aériennes et le réseau électrique sont tous vulnérables aux dommages et aux perturbations causés par l'activité solaire. Le Soleil est également un moteur du climat de la Terre, sa variabilité doit donc être observée. Certains aspects des changements du Soleil sont prévisibles, comme le cycle des taches solaires de 11 ans, mais les détails ne sont pas bien modélisés.

L'année dernière, Haimin Wang, professeur distingué de physique au NJIT, et ses collègues ont publié certaines des premières vues détaillées de la GST sur les mécanismes qui peuvent déclencher des éruptions solaires, des dégagements colossaux d'énergie magnétique dans la couronne solaire qui envoient des particules sous tension capables de pénétrer dans l'atmosphère terrestre en une heure et de perturber les satellites en orbite et les communications électroniques au sol.

Plus tôt cette année, une équipe de physiciens dirigée par Gregory Fleishman du NJIT a découvert un phénomène qui pourrait commencer à démêler ce qu'ils appellent "l'un des plus grands défis de la modélisation solaire" :déterminer les mécanismes physiques qui chauffent la couronne, ou haute atmosphère, à 1 million de degrés Fahrenheit et plus.

Invisible à l'œil humain sauf lorsqu'il apparaît brièvement comme un halo de plasma enflammé lors d'une éclipse solaire, la couronne reste un casse-tête même pour les scientifiques qui l'étudient de près. Début 1, 300 miles de la surface de l'étoile et s'étendant des millions de plus dans toutes les directions, il est plus de cent fois plus chaud que les couches inférieures beaucoup plus proches du réacteur de fusion au cœur du Soleil.

Wang a déclaré que les récents progrès techniques à Big Bear permettront de nouvelles mesures révolutionnaires du magnétisme du Soleil.

"Nous avons développé un moyen de traiter les mesures GST des champs magnétiques du Soleil à l'aide d'un logiciel sophistiqué qui nous donne des profils de spectre de la lumière émise par les atomes passant d'un état énergétique à un autre. Lorsqu'il est inversé, ces profils nous permettent d'obtenir l'intensité et la direction des champs magnétiques, " note Wang, ajouter, "Le BBSO et le SOLIS observent tous deux la chromosphère solaire à travers les raies spectrales formées par les atomes d'hydrogène excités, ce qui nous permet de surveiller les activités solaires telles que les filaments, taches solaires, régions lumineuses du Soleil et des éruptions. Mais les deux instruments capturent des images de structures solaires dans des longueurs d'onde différentes."

Big Bear est ouvert aux scientifiques du monde entier, tandis qu'un tiers de son temps d'observation est réservé aux chercheurs et étudiants du NJIT. Les données de SOLIS seront publiées sur Internet pour que tous puissent les voir. Cao a déclaré qu'il s'attend à ce que le télescope obtienne la première lumière cet été.