世界上最大天文望远镜的第一道曙光

零度2017

你真的见过太阳吗？井上健的第一道曙光，让你知道太阳最细小的秘密。

井上建太阳望远镜拍摄了第一张太阳的照片。一张充满了前所未有的细节的照片，清晰地展现出太阳表面沸腾的气体。科学研究将在今年晚些时候开始。


井上建太阳望远镜以789nm精细度抓拍了这张太阳表面的照片。图中的光线实际上是深红色，但图片的颜色为提每一个像素光的强度而改变了。我们第一次可以看到小到30km的细节。太阳的表面布满了对流单体，每一个都有德克萨斯州那么大，这是沸腾的等离子体将热传送到表面的地方。这张图象的边长为51角分，或者说是36500km。NSO / NSF / AURA
井上建望远镜在哈雷阿卡拉，夏威夷建立，见到了第一道曙光。以上的图片是由可见宽频成像器所拍摄（VBI）的，以前所未有的细节展示了太阳沸腾的表面。
对流单体，又称太阳米粒组织，一个大约有德克萨斯州的面积。每一个单体之中的运动于烧开的热水很像，等离子体在每一个单体的中心涌出，在达到表面后冷却，然后在边缘下沉。在这个过程中，每一个米粒组织将热量（和磁场）从太阳的深处传送到外部的大气层，又称日冕。
VBI的16兆像素照相机可以分析小到25km的特征，这给了天文学家分析太阳表面曼哈顿大小的特征的能力。“我们对分析太阳系中最大的物体上最小的细节非常激动。”托马斯·里梅勒，井上建望远镜主任，说道。


在这张放大了的图片中，我们能看到炙热的等离子体从每一个对流单体的中心升起（白色）。在等离子体的温度降低之后，它们会顺着单体的四周下沉（深色）。在这些深色的区域，我们还可以以前所未有的细节看到白色的磁场记号在，专家认为这些亮点是能量到达太阳外层（日冕）的通道。这张图片包含了11角秒的边长，或者说是8200千米，像以上的图片一样，这是一张789nm精细度的色彩化黑白照片。NSO / NSF / AURA
“第一张出现在屏幕上的图片超过了我的预期。”里梅勒说，“有人说他们从来没有见过我像那一刻那样开心。”
井上建时间线
这张在2019年十二月拍摄的第一道曙光开启了一场马拉松的最后冲刺。井上建在近十年之前的12月12日2012年开始，如今只有一段时间，很可能在2020年的7月，井上建才能全部投入使用。虽然VBI系统已经完善，一些其他部件仍需要调试。
但关于井上建的工作永远不会停止，观测站会在井上建所预测的44年寿命之间不停地完善它，因为新技术的不断诞生，取代过时的旧技术，使得井上建一直处于行业的领先状态。


井上建太阳望远镜
美国国家太阳天文台 / AURA / NSF
在井上建漫长的一生之中，它会目睹四个太阳周期，每十一年，太阳的磁场会经历一系列的阴晴圆缺。井上建将在太阳完成第25个周期时开始工作。
解开日冕的真实面目
直到现在，地面上的天文望远镜只能观测到太阳雄伟冰山的一角。太阳发射出的强光通常会将日冕隐藏起来，除了在日食发生的时候。在日食发生的时候，可以观测到白光从非常炙热的等离子体释放出来，像是给太阳带上了一道冠冕。
有了井上建的能力，天文学家可以不仅仅拍摄下日冕的照片，还可以测量在外流的等离子体中翻滚跳跃的磁感线。“磁场是最重要的，”里梅勒说，就等井上建“揭开太阳最大的谜团，我们不仅仅可以清晰地从93英里看到这些细小的结构（太阳米粒），还可以测量太阳表面磁场的强度和方向，并且在一百万度的日冕之中追踪磁场的任何变化。
井上建四米的镜子让天文学家可以采集广面的阳光，为了精准的成像与采集其他和NASA的派克太阳探测器（目前正在进行第四周近日循环），与欧空局的太阳轨道飞行器（二月六日发射）相辅相成的数据。


成为焦点
抓拍到第一道曙光并不是容易事，在井上建收集阳光时，它还同时收集到了许多热量。如果你曾尝试过用放大镜点燃引火物，那你知道集中光束的强大，那现在想象你的放大镜有四米的直径！
降低井上建收集到的热量需要一些巧妙的工程设计。主镜本身有一套冷却系统来保护表面。在主镜将太阳光聚焦之后，光束会遇到一道热光栏，一道液态冷却的金属空心环。它可以在光束达到次镜之前阻隔阳光95%的热量。热光栏还起到了视野栏的作用，将望远镜的视野收缩到5角分直径的圆中。


建造热光栏的工程师们也遇到了一些阻隔，所以用来拍下第一张照片的热光栏是一=临时的，需要一些望远镜角度的限制。“我们正在研究一款不需要望远镜角度限制的热光栏，”里梅勒说，“研究已在进行，会在井上健完成之前完成。”
在热光栏与次镜之后，强度极减的光束将遇到一个直径只有200毫米的可变形镜子，镜子后面装备了1600个催动器来帮助镜子变形。这面镜子是一道反馈系统的一部分，这样可以减少阳光在通过大气层时的“闪烁”。


在这次校正后，这束阳光会被反射到库达实验室（井上健的旋转实验室），一个150吨，旋转的净室，它包含了各种科学仪器来研究阳光，收集数据。这些仪器预期将会每天产出9太字节，给我们提供一个从未见过的太阳。
作者：MONICA YOUNG
FY：MJR
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选文：天文志愿文章组-Pluto Jupiter
翻译：天文志愿文章组- MJR
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终审：天文志愿文章组-
排版：天文志愿文章组-零度星系
美观：天文志愿文章组-
参考资料

1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自： https://skyandtelescope.org/astronomy-news/professional-telescopes/first-light-worlds-largest-solar-telescope/
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