Observación del sol con una precisión nunca alcanzada hasta la fecha

El sol parece tan próximo que se pueda tocar y es fuente de vida para la tierra. Y sin embargo, aún tenemos un conocimiento sorprendentemente pequeño acerca de los procesos que tienen lugar en esta estrella. Los investigadores quieren cambiar esta situación con ayuda del nuevo telescopio solar Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) en la isla de Maui, en Hawaii. Con este objetivo, el Instituto Kiepenheuer de Física Solar de Friburgo desarrolla el Visible Tunable Filter. El ajuste del filtro se controla mediante sistemas lineales de medida con una precisión inferior al nanómetro.El sol parece tan próximo que se pueda tocar y es fuente de vida para la tierra. Y sin embargo, aún tenemos un conocimiento sorprendentemente pequeño acerca de los procesos que tienen lugar en esta estrella. Los investigadores quieren cambiar esta situación con ayuda del nuevo telescopio solar Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST) en la isla de Maui, en Hawaii. Con este objetivo, el Instituto Kiepenheuer de Física Solar de Friburgo desarrolla el Visible Tunable Filter. El ajuste del filtro se controla mediante sistemas lineales de medida con una precisión inferior al nanómetro. “Conocemos la actividad que se desarrolla sobre la superficie solar. ¡Pero no podemos ver por qué!“ Así describe el Prof. Dr. Wolfgang Schmidt, director de observaciones en el departamento de física solar experimental del Instituto Kiepenheuer de Friburgo, el estado actual de la investigación sobre el sol. A partir de 2019, el nuevo telescopio DKIST en Hawaii debe permitir ver el “por qué”. Con un diámetro de espejo de cuatro metros será el mayor telescopio solar del mundo y permitirá así una visión especialmente detallada sobre la superficie del sol.

Primera visión de los detalles
“Hasta la fecha, todo lo que hemos estado viendo es una suma de cambios sobre el sol. Con el nuevo telescopio seremos capaces de identificar estructuras sobre la superficie solar de un tamaño a partir de 20 km, lo que nos permitirá reconocer cambios individuales”, continúa el Prof. Dr. Wolfgang Schmidt. A primera vista, esto no parece especialmente excitante. Pero esta resolución es suficiente para ver en detalle los procesos que se desarrollan sobre la superficie del sol. Según los investigadores, por debajo de esta resolución, en el sol no ocurren muchas cosas, al contrario que en la tierra o en otros planetas con superficie fría o sólida. Ello es debido a que la estructura gaseosa del sol y las temperaturas existentes de más de 6.000 ºC hacen que los átomos se muevan demasiado.
El Prof. Dr. Schmidt ilustra con un sencillo ejemplo la enorme potencia óptica requerida para esta observación de la superficie solar: ”Observar el sol con un telescopio desde la tierra y reconocer estructuras a partir de 20 km de tamaño equivale a leer un periódico desde 40 km de distancia. Y además el texto, no sólo los titulares.“ Por tanto, con el telescopio DKIST se podría leer un periódico en el quiosco del puerto de Dover desde Calais a través del Canal de la Mancha.

Los instrumentos del telescopio analizan las imágenes del sol
Esta potencia óptica del telescopio DKIST es el prerrequisito para que los instrumentos montados en él abran la posibilidad a científicos de todo el mundo de nuevas observaciones sobre los procesos en el sol. Uno de estos instrumentos está siendo desarrollado por el Instituto Kiepenheuer de Física Solar en Friburgo: el Visible Tunable Filter (VTF). El VTF hará posible el análisis de bandas de longitud de onda muy estrechas y perfectamente definidas de la luz irradiada por la superficie solar. Esto permitirá a los investigadores solares recopilar informaciones, entre otras cosas, sobre temperatura del plasma, diferencias de presión, fuerzas de campos magnéticos y movimientos del plasma sobre la superficie solar, y obtener datos sobre los cambios en el campo magnético del sol.
El principio de funcionamiento del filtro VTF es relativamente sencillo. La luz solar es guiada a través del espacio de aire entre dos placas de vidrio semitransparente recubiertas de un determinado material. De este modo se obtiene una interferencia de la luz que atraviesa el espacio de aire a través del cual está acanalada, lo que da como resultado un filtrado de la longitud de onda. El rango espectral filtrado resulta del ancho del espacio de aire, y con ello de la distancia entre las placas de vidrio. Así de simple, si no fuera por las dimensiones de las placas de vidrio y los requerimientos en cuanto a precisión de las placas de vidrio y del espacio de aire. Cuando sea puesto en marcha en Hawaii en 2019, el sistema completo del VTF, incluyendo la estructura de soporte, tendrá una altura de dos pisos y un peso aproximado de cuatro toneladas. Sólo una de las dos placas de vidrio pesa ya más de 20 kg.