Telescopio solare Richard B. Dunn: cos’è, ad asse verticale unico

Il Dunn Solar Telescope è un telescopio solare ad asse verticale unico , a Sunspot, nel New Mexico, situato a Sacramento Peak , nel New Mexico . È il telescopio principale del Sunspot Solar Observatory , gestito dalla New Mexico State University in collaborazione con il National Solar Observatory attraverso il finanziamento della National Science Foundation, lo stato del New Mexico e fondi privati ​​di altri partner. Il Dunn Solar Telescope è specializzato in imaging e spettroscopia ad alta risoluzione per aiutare gli astrofisici di tutto il mondo a ottenere una migliore comprensione di come il Sole influisce sulla Terra.Completato nel 1969, è stato aggiornato con ottiche adattive di ordine elevato nel 2004 e rimane un osservatorio astrofisico altamente versatile che funge da importante piattaforma di test per lo sviluppo di nuove apparecchiature e tecnologie.

Telescopio

I computer sono montati sotto la sala di osservazione principale.

La vista dall’alto della sala di osservazione

Il Dunn Solar Telescope è specializzato nell’imaging solare ad alta risoluzione e nella spettroscopia. Queste osservazioni consentono agli astronomi solari di tutto il mondo di ottenere una migliore comprensione del Sole. Il telescopio è stato inaugurato come il principale telescopio solare ottico ad alta risoluzione spaziale del mondo nel 1969. Con una piattaforma di osservazione rotante orizzontale larga 40 piedi, in modo tale che gli strumenti non debbano essere montati sul telescopio stesso, il Dunn Solar Telescope continua a offrire una configurazione versatile e facile da usare. Ha due banchi di ottica adattiva di alto livello per compensare la sfocatura dell’atmosfera terrestre.Scienziati e ingegneri usano il Dunn per studiare una serie di attività solari, spesso in concerto con satelliti o lanci di razzi, e per sviluppare nuove tecnologie per il telescopio solare Daniel K. Inouye da 4 metri.

Come un iceberg, solo una parte della massa del telescopio è visibile in superficie. Il percorso ottico inizia in un eliostato in cima a una torre alta 136 piedi (41 m) e continua per 193 piedi (58,8 m) più sotto terra fino allo specchio primario. Il punto di scavo più basso (il fondo del pozzetto) si trova a 228 piedi (69,5 m) sotto terra. Ritorna quindi a una delle sei finestre ottiche al quarzo nel pavimento di un laboratorio ottico a livello del suolo. L’intero edificio da cima a fondo è un unico strumento.L’intero sistema ottico del telescopio – dalla sommità della Torre alla base della sua parte sotterranea, oltre al pavimento della sala di osservazione di 40 piedi di diametro – è sospeso dalla sommità della Torre da un galleggiante di mercurio. Il cuscinetto, a sua volta, è appeso a tre bulloni, ciascuno di soli 76 millimetri (3 pollici) di diametro. L’intera struttura ottica e meccanica del telescopio è più lunga di un campo da calcio e pesa oltre 250 tonnellate. Le ottiche sono evacuate per eliminare la distorsione dovuta alla convezione nel telescopio che sarebbe altrimenti causata dal grande calore prodotto dalla messa a fuoco della luce del sole .Una caratteristica unica del telescopio è il suo approccio alla derotazione dell’immagine: l’intero telescopio lungo 100 metri (330 piedi) e il laboratorio di ottica di 40 piedi di diametro (12 m), 250 tonnellate in totale, ruota sospesa da un galleggiante di mercurio la cima della torre.

Nonostante le dimensioni e il peso, gran parte del telescopio può essere controllata e monitorata da un’unica sala di controllo, su un lato del tavolo di osservazione dello strumento principale.

Strumenti

Strumenti al DST

Luce che passa negli strumenti all’ora legale

Il Dunn Solar Telescope ha un banco ottico rotante, che può essere configurato per molteplici configurazioni di osservazione, a seconda dei requisiti della scienza in esame. I quattro strumenti più utilizzati, spesso utilizzati insieme in un complesso allestimento di osservazione, sono:

  • Spettropolarimetro a infrarossi della struttura (FIRS)

Il Facility IR Spectropolarimeter è uno spettropolarimetro multi-fenditura specifico per il Dunn Solar Telescope per studiare il magnetismo sulla superficie solare. Lo strumento campiona sezioni adiacenti della superficie solare utilizzando quattro fenditure parallele per ottenere spettropolarimetria di precisione ad alta cadenza, limitata dalla diffrazione. È possibile osservare contemporaneamente fino a quattro linee spettrali a lunghezze d’onda visibili e infrarosse, che coprono quattro diverse altezze nell’atmosfera solare. Può essere ottimizzato per fornire una copertura spettrale simultanea alle lunghezze d’onda del visibile (3.500 – 10.000 Å) e dell’infrarosso (9.000 – 24.000 Å) attraverso l’uso di un esclusivo design a doppio braccio. È stato progettato per “catturare le linee Fe I 6302 Å e Fe I 15648 Å o He I 10830Å con la massima efficienza”.

  • Spettro-POLarimetro per regioni INfrarosse e Ottiche (SPINOR)

Lo spettro-polarimetro per le regioni infrarosse e ottiche esegue la polarimetria di Stokes con lenti acromatiche su diverse regioni spettrali visibili e infrarosse. Completato nel 2005, è stato progettato per fungere da strumento “orientato alla sperimentazione”, costruito con una flessibilità tale da consentire la combinazione di qualsiasi numero di righe spettrali, “limitato solo da considerazioni pratiche (ad esempio, il numero di rivelatori disponibili, lo spazio sul campo ottico panca, ecc.)”

  • Spettropolarimetro bidimensionale interferometrico (IBIS)

Lo spettropolarimetro bidimensionale interferometrico (IBIS) è un doppio interferometro, imaging, spettro-polarimetro. Utilizza una serie di precise sintonizzazioni piezoelettriche per eseguire rapidamente la scansione di linee spettrali selezionate nell’intervallo 550-860 nm. Questo crea una serie temporale di immagini ad alta fedeltà, spettroscopia e polarimetria del Sole. Ha un ampio campo visivo circolare combinato con un’elevata risoluzione spettrale (R ≥ 200.000), spaziale ≃ 0,2 “) e temporale (diversi fotogrammi al secondo)

  • Oscillazioni rapide nell’atmosfera solare (ROSA)

Lo strumento ROSA (Rapid Oscillations in the Solar Atmosphere) è un sistema a controllo singolo di 6 camere CCD a lettura rapida per imaging. L’intero chip su ciascuna telecamera può essere letto a 30 fotogrammi al secondo e tutte le telecamere vengono attivate da un sistema di controllo. In quanto tale, offre la possibilità di visualizzare contemporaneamente più strati della fotosfera e della cromosfera . Alla sua installazione nel 2010 ha generato fino a 12 TByte di dati al giorno, rendendolo uno dei più grandi set di dati nell’astronomia solare terrestre dell’epoca.

Inoltre, sono disponibili alcuni strumenti più vecchi, anche se ora sono usati raramente.

  • Filtro birifrangente universale (UBF)
  • Polarimetro di Stokes avanzato (ASP)
  • Spettropolarimetro a diffrazione limitata (DLSP)

Scoperte scientifiche, tecnologie e scienziati

Inferire le proprietà di polarizzazione del telescopio attraverso linee spettrali senza polarizzazione lineare. Derks, A., Beck, C., Martínez Pillet, V., 2018. Astronomia e astrofisica volume 615, A22 (2018)

Adattamento del telescopio solare Dunn per l’imaging spettro Doppler gioviano. Underwood, TA, Voelz, D., Schmider, F.-X., Jackiewicz, J., Dejonghe, J., Bresson, Y., Hull, R., Goncalves, I., Gualme, Pa., Morand, F. ., Preis O., Ingegneria ottica SPIE 10401Y (2017)

Campi magnetici coronali solari derivati ​​utilizzando tecniche di sismologia applicate alle onnipresenti onde di macchie solari. Jess et al., 2016. Articolo di copertina di Nature Physics, Volume 12 Numero 2, febbraio 2016

Ottica adattiva multi-coniugata solare al telescopio solare Dunn Rimmele, T., Hegwer, S., Richards, K., Woeger, F.., 2008, Ottica adattiva multi-coniugata.

Interferometria speckle con ottica adattiva dati solari corretti Wöger, F., von der Lühe, O., Reardon, K., 2008, Speckle Interferometry.

Storia

Un progetto per un Solar Vacuum Tower Telescope è stato avviato dall’architetto e ingegnere Charles W. Jones nel 1963. La costruzione dell’edificio finale è iniziata nel 1966 sotto il Corpo degli ingegneri dell’esercito degli Stati Uniti e si è conclusa nel 1967, con un costo di circa $ 3 milioni con lo studio di architettura Roghlin and Baran, Associates. Richard B. Dunn, a cui alla fine fu dedicato lo strumento, scrisse un articolo su Sky and Telescopecirca il completamento dello strumento nel 1969. Come citato dall’articolo “Nel nostro progetto volevamo soprattutto eliminare i problemi di local seeing, che vengono discussi ad ogni incontro sulla strumentazione solare. Gli astronomi solari si preoccupano della turbolenza causata dall’inserimento la cupola dell’osservatorio, il riscaldamento delle superfici della cupola, il riscaldamento del telescopio, la convezione locale e la turbolenza all’interno del sistema ottico…Nel nostro caso, la cupola è stata eliminata.Abbiamo messo una finestra in alto su una torre piramidale di 135 piedi e quindi ha evacuato l’aria dall’intero telescopio all’interno della torre. Quest’ultima riduce gli effetti della convezione locale e il vuoto elimina la turbolenza interna e problemi di visibilità. Inoltre, fornisce il comfort di una stanza di osservazione riscaldata….”

Più della metà dell’intero edificio è sotterranea: la torre si estende per 136 piedi dal suolo e 220 piedi sotto terra. Un tubo a vuoto verticale è racchiuso all’interno della torre di cemento con pareti spesse 3 piedi. Una finestra d’ingresso in cima alla torre e due specchi riflettono la luce solare lungo il tubo a vuoto dove viene riflessa dallo specchio primario da 64 pollici. Lo specchio primario ha la funzione di focalizzare la luce, e la rimanda al livello del suolo, dove esce dal tubo a vuoto sui banchi ottici all’interno dell’edificio. Il tubo a vuoto interno di oltre 250 tonnellate è sospeso da un cuscinetto che contiene 10 tonnellate di mercurio. Questo cuscinetto consente di ruotare l’intero tubo a vuoto da 250 tonnellate, compensando l’apparente rotazione dell’immagine mentre il Sole sorge nel cielo.

Il telescopio della torre è stato originariamente dedicato il 15 ottobre 1969 e ribattezzato nel 1998 in onore di Richard B. Dunn . Una targa presso la struttura recita: “Chiamato in onore di uno dei costruttori di strumenti più creativi dell’astronomia solare, questo telescopio a torre del vuoto è il capolavoro della lunga carriera scientifica di Richard B. Dunn al Sacramento Peak Observatory” (1998). La costruzione della torre del vuoto utilizzata per il DST ha avuto un impatto significativo sui futuri strumenti solari: le immagini formate da questo tipo di telescopio solare erano così nitide che quasi tutti i grandi telescopi solari costruiti da allora si sono basati sul concetto di torre del vuoto”.


https://en.wikipedia.org/wiki/Richard_B._Dunn_Solar_Telescope

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