Les groupes de spot-soleil grands et complexes caractérisent la surface du soleil dynamique pendant son cycle d'activité. Un nouveau système de caméra au télescope de la tour à vide (VTT) de l'Observatoro del Teide sur Tenerife utilise des méthodes de restauration d'image pour capturer de petites structures dans les zones actives.
Cela a abouti à des images uniques à haute résolution qui révèlent les plus petits détails dans les régions actives de la surface du soleil. La recherche est publiée dans la revue Physique solaire.
Les grands télescopes solaires peuvent observer les plus petits détails à la surface du soleil, mais uniquement dans un petit champ de vision. En conséquence, ils manquent le développement à grande échelle des régions actives. Des télescopes plus petits dans l'espace ou dans les réseaux de spanning de la Terre observent tout le disque solaire 24h / 24, mais ne peuvent pas zoomer sur les structures complexes et changeantes qui sont façonnées par le champ magnétique.
C'est là que le télescope de la tour à vide (VTT) sur Tenerife, qui est en opération depuis 1988, entre en jeu. Il se caractérise par un grand champ de vision et une bonne résolution spatiale, comblant ainsi l'écart entre ces deux types de télescopes.
Avec l'aide du nouveau système de caméras moderne de l'Institut Leibniz pour l'astrophysique Potsdam (AIP), l'ensemble du champ de vision du VTT a maintenant été restauré pour la première fois. Pour une image restaurée, 100 images d'exposition à courte durée avec 8 000 × 6 000 pixels sont nécessaires, qui sont enregistrées à 25 images par seconde.
Cela signifie que le système de caméra fournit pour la première fois des images reconstruites avec une résolution d'image 8K. La séquence d'images rapides permet d'éliminer les influences inquiétantes de l'atmosphère turbulente de la Terre des images solaires.
En conséquence, la résolution spatiale théorique du télescope de 100 km à la surface du soleil peut être obtenue. Les enregistrements en accéléré des images restaurées permettent également d'étudier les processus dynamiques sur des échelles de temps de 20 secondes.
Le nouveau système de caméras complète le dispositif interférométrique héliosismique de grande région (Hellride), le spectrographe de référence absolue laser (LARS) et le spectrrographe universel multi-ligne rapide (Famulus) au VTT, qui sont exploités par l'Observatrice de l'État de Thuringe, Tautenburg (TLS), le respect de la physique solaire (KIS) dans Freiburg (TLS), respectivement.
« Afin de mieux comprendre l'activité solaire, il est crucial non seulement d'analyser les processus fondamentaux de la structure fine et le développement à long terme de l'activité globale avec divers instruments », explique Rolf Schlichenmaier, scientifique de l'EF KIS « , mais aussi pour étudier l'évolution temporelle du domaine magnétique dans les régions actives. »
Les nouvelles images montrent des zones qui correspondent à environ 1/7 du diamètre du soleil, c'est-à-dire environ 200 000 km. Cela permet d'observer les structures à grande échelle du soleil actif telles que les mouvements du plasma et les groupes de taches solaires. En comparaison, les grands télescopes ne fournissent généralement que des champs d'image d'environ 75 000 km de diamètre.
« Nos attentes du système de caméras ont été plus que remplies dès le début », explique Robert Kamlah, qui a réalisé le projet dans le cadre de sa thèse de doctorat à l'AIP et à l'Université de Potsdam.
Les observations en bande G ont démontré comment les taches solaires sont ancrées dans la supergranulation, c'est-à-dire un modèle convectif à grande échelle. L'orientation non radiale et la torsion des filaments pénumbraux ont révélé la structure du champ magnétique complexe, qui était responsable de trois fusées majeures et de nombreuses fusées mineures dans la région active.
En utilisant des filtres spéciaux, les plus petites signatures de champ magnétique deviennent visibles sous forme de structures lumineuses dans les images solaires. Les séries chronologiques à la lumière de la ligne de calcium ionisée individuelle à 393,3 nm et dans la bande G Fraunhofer à 430,7 nm ont permis d'identifier les zones avec une activité accrue et le suivi des mouvements du plasma dans les régions actives en deux couches de l'atmosphère solaire (Photosphère et transition vers la chromosphère). De plus, les chercheurs ont étudié les méthodes de mesure de la qualité de l'image et de l'observation.
« Les résultats obtenus montrent comment, avec nos partenaires, nous enseignons à un vieux télescope de nouvelles astuces », explique Carsten Denker, chef de la section de physique solaire de l'AIP. Des télescopes comme le VTT peuvent apporter des contributions importantes à l'étude de l'activité solaire, en particulier lorsque des informations sur une grande région active et son environnement doivent être capturées, comme pendant les éruptions solaires et d'autres événements éruptifs dans le cadre des prévisions météorologiques spatiales.
À l'avenir, les systèmes de caméras CMOS à faible coût avec une résolution d'image 8K joueront également un rôle important pour la prochaine génération d'instruments sur des télescopes solaires de 4 mètres, car ils tripleront le champ de vision des systèmes de caméra 4K actuels.
