來源丨大數(shù)據(jù)文摘（ID：BigDataDigest）
作者丨牛婉楊
1月29日，世界上最強(qiáng)大的太陽望遠(yuǎn)鏡——夏威夷Haleakala山頂上4米高的Daniel K. Inouye太陽望遠(yuǎn)鏡(DKIST)，拍下了迄今為止太陽表面最高清的圖片，為科學(xué)家們提供了重要的細(xì)節(jié)。
高清圖像里，太陽仿佛是流動(dòng)的黃金，展現(xiàn)出太陽作為等離子體復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出細(xì)胞狀的結(jié)構(gòu)。DKIST捕捉到的細(xì)節(jié)精確至30公里(18英里)寬，每個(gè)“細(xì)胞”都相當(dāng)于德克薩斯州那么大。為人類認(rèn)識(shí)太陽和預(yù)測(cè)太陽活動(dòng)，提供了更進(jìn)一步的素材。
此圖像覆蓋36,500×36,500公里（22,600×22,600英里或51×51弧秒）
這些細(xì)胞樣結(jié)構(gòu)是太陽劇烈運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志。太陽表面翻滾著等離子，這些等離子構(gòu)成的湍流，將太陽內(nèi)部的熱量傳輸?shù)教柋砻妫鋮s后再通過黑暗通道下沉，構(gòu)成一種對(duì)流。
這臺(tái)強(qiáng)大的新型太陽望遠(yuǎn)鏡拍攝的第一批光線圖像是有史以來從地面拍攝到的最詳細(xì)的圖像，暗示著未來的發(fā)現(xiàn)。
“這是自伽利略時(shí)代以來人類從地面研究太陽能力的最大飛躍，對(duì)于人類來說至關(guān)重要。”夏威夷大學(xué)天文學(xué)研究所（IfA）的Jeff Kuhn說道。
兩個(gè)強(qiáng)大的儀器將在未來幾個(gè)月安裝。重達(dá)2噸的低溫近紅外光譜偏振計(jì)將測(cè)量恒星可見圓盤之外的太陽磁場(chǎng)，而有限衍射的近紅外光譜偏振計(jì)將聚焦于磁場(chǎng)的極端細(xì)節(jié)變化。
Kuhn表示：“這些儀器采用靈敏的紅外技術(shù)和復(fù)雜的光學(xué)器件，可以揭示黑子和小的磁性特征，以及它們的磁力如何進(jìn)入太空。我們希望借助這些新工具來學(xué)習(xí)太陽與地球的相互作用。”
太陽每秒都要燃燒約500萬噸氫燃料。將鏡頭直接對(duì)準(zhǔn)這樣一個(gè)表面溫度為6000攝氏度的星體，顯然存在挑戰(zhàn)。
DKIST總監(jiān)Thomas Rimmele表示：“望遠(yuǎn)鏡鏡面的焦點(diǎn)有極大熱量，能在短時(shí)間內(nèi)熔化金屬。為了解決這些熱量問題，我們每天晚上都在游泳池中裝滿冰，為白天的光學(xué)器件和結(jié)構(gòu)提供冷卻。”
據(jù)悉，為了保護(hù)望遠(yuǎn)鏡，科學(xué)家們制作了一個(gè)專門的冷卻系統(tǒng)，通過11公里長(zhǎng)的管道將冷卻劑分配到整座天文臺(tái)，用于白天降溫。望遠(yuǎn)鏡的穹頂本身則被冷卻薄板覆蓋，內(nèi)部還有提供陰影的擋板結(jié)構(gòu)。
DKIST的突破及對(duì)未來的影響
總的來說，DKIST這次的突破就是在分辨率上。圖中所示，在巨大的太陽面前，DKIST的拍攝范圍在中間的白框內(nèi)，放大之后可以看到類似細(xì)胞的組織，每個(gè)“細(xì)胞”有德克薩斯州那么大，而“細(xì)胞”間最小的亮點(diǎn)，也有曼哈頓島那么大。
DKIST可以分辨小至30公里的太陽表面特征，與國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的鄧恩太陽望遠(yuǎn)鏡（Dunn Solar Telescope）相比，其分辨率提高了5倍以上。
視頻中左邊是來自DKIST的拍攝的第一幅圖像；右邊的圖像模擬了鄧恩太陽望遠(yuǎn)鏡在指向太陽的同一位置時(shí)所觀察到的情況。
知乎上天文學(xué)話題的優(yōu)秀回答者Pjer在帖子中寫道，“DKIST可以看到前所未有的細(xì)節(jié)，不僅可以把以前就能看到的米粒組織看的更清楚，還可以看到以前看不清的米粒組織之間的亮斑。”
“邊沿黑色的網(wǎng)絡(luò)是磁場(chǎng)集中的位置，而黑色網(wǎng)絡(luò)中的亮區(qū)，有可能是磁場(chǎng)變化最活躍的位置。因?yàn)樘柎髿庵卸际堑入x子體，太陽活動(dòng)太陽爆發(fā)歸根到底都是電磁力主導(dǎo)的磁流體動(dòng)力學(xué)過程，磁場(chǎng)可以決定有沒有爆發(fā)，磁場(chǎng)也能決定爆發(fā)能量有多大。深入的研究這些精細(xì)結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)，就有可能讓我們更深入的了解太陽磁場(chǎng)，磁場(chǎng)如何發(fā)展演化？它們?nèi)绾未鎯?chǔ)和釋放能量？回答這些問題幫助我們顯著提高對(duì)于太陽爆發(fā)的預(yù)測(cè)能力。”
DKIST的研究人員希望通過放大那些細(xì)胞狀的結(jié)構(gòu)，了解導(dǎo)致太陽向太空發(fā)射強(qiáng)大的耀斑，從而對(duì)地球的衛(wèi)星、電網(wǎng)和通訊造成潛在破壞的原因。科學(xué)家們希望在獲得新數(shù)據(jù)后能更好地預(yù)測(cè)這樣的事件，并提早發(fā)出預(yù)警，而不是事發(fā)前的幾分鐘才知曉。
研究人員還希望最終能夠解決困擾人們半個(gè)世紀(jì)的兩個(gè)難題：
為什么日冕（溫度超過100萬攝氏度）比太陽表面熱那么多？
為什么太陽風(fēng)可以從初生太陽風(fēng)的10千米/秒加速到300千米/秒？
為什么日冕（溫度超過100萬攝氏度）比太陽表面熱那么多？
為什么太陽風(fēng)可以從初生太陽風(fēng)的10千米/秒加速到300千米/秒？
在這方面，DKIST將得到NASA的帕克太陽探測(cè)器（于2018年啟動(dòng)，用于探查太陽的大氣層）和歐洲航天局的太陽軌道飛行器（將于下個(gè)月啟動(dòng)，以在高緯度地區(qū)對(duì)太陽進(jìn)行測(cè)量）的幫助。
更多DKIST信息請(qǐng)見：
https://nso.edu/telescopes/dki-solar-telescope/
相關(guān)報(bào)道：
https://astronomynow/2020/01/29/daniel-k-inouye-solar-telescope-dazzles-with-first-light-images/
https://sciencemag.org/news/2020/01/world-s-largest-solar-telescope-takes-its-first-shot
https://zhihu/question/368782371/answer/991835990
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