Telescopio solar

Un telescopio solar u observatorio solar es un telescopio de propósito especial que se utiliza para observar el Sol . Los telescopios solares suelen detectar luz con longitudes de onda dentro del espectro visible o muy cercanas a él . Algunos nombres obsoletos para los telescopios solares son heliógrafo y fotoheliógrafo .

Los telescopios solares necesitan ópticas lo suficientemente grandes para lograr el mejor límite de difracción posible , pero no tanto para la potencia de captación de luz asociada a otros telescopios astronómicos. Sin embargo, recientemente, los nuevos filtros más estrechos y las mayores velocidades de fotogramas también han llevado a los telescopios solares a operar con escasez de fotones. ^{[ 1 ]} Tanto el Telescopio Solar Daniel K. Inouye como el propuesto Telescopio Solar Europeo (EST) tienen aperturas más grandes no solo para aumentar la resolución, sino también para aumentar la potencia de captación de luz.

Debido a que los telescopios solares funcionan durante el día, la calidad de la visión suele ser peor que la de los telescopios nocturnos, ya que el suelo que los rodea se calienta, lo que provoca turbulencias y reduce la resolución. Para mitigar este problema, los telescopios solares suelen construirse sobre torres y sus estructuras se pintan de blanco. El Telescopio Abierto Holandés está construido sobre una estructura abierta que permite que el viento circule por toda la estructura y proporcione refrigeración alrededor del espejo principal del telescopio.

Otro problema específico de los telescopios solares es el calor generado por la luz solar concentrada. Por esta razón, un diafragma térmico es parte integral del diseño de los telescopios solares. Para el Telescopio Solar Daniel K. Inouye , la carga térmica es de 2,5 MW/m² ^, con potencias máximas de 11,4  kW. ^{[ 2 ]} El objetivo de dicho diafragma térmico no es solo soportar esta carga térmica, sino también mantenerse lo suficientemente frío como para no inducir turbulencias adicionales dentro de la cúpula del telescopio.

Los observatorios solares profesionales pueden tener elementos ópticos principales con distancias focales muy largas (aunque no siempre, como en el caso del Telescopio Abierto Holandés ) y trayectorias de luz que operan en vacío o helio para eliminar el movimiento del aire debido a la convección dentro del telescopio. Sin embargo, esto no es posible para aperturas superiores a 1 metro, ya que la diferencia de presión en la ventana de entrada del tubo de vacío se vuelve demasiado grande. Por lo tanto, el Telescopio Solar Daniel K. Inouye y el EST cuentan con refrigeración activa de la cúpula para minimizar la diferencia de temperatura entre el aire dentro y fuera del telescopio.

Debido a la estrecha trayectoria del Sol a través del cielo, algunos telescopios solares están fijos en su posición (y a veces se entierran bajo tierra), siendo la única parte móvil un helióstato para seguir al Sol. Un ejemplo de esto es el Telescopio Solar McMath-Pierce .

El Sol, al ser la estrella más cercana a la Tierra, ofrece una oportunidad única para estudiar la física estelar con alta resolución. Hasta la década de 1990, ^{[ 3 ]} era la única estrella cuya superficie se había resuelto. Los temas generales que interesan a un astrónomo solar son su periodicidad de 11 años (es decir, el ciclo solar ), las manchas solares , la actividad del campo magnético (véase la dinamo solar ), las erupciones solares , las eyecciones de masa coronal , la rotación diferencial y la física del plasma .

La mayoría de los observatorios solares observan ópticamente en longitudes de onda visibles, ultravioletas e infrarrojas cercanas, pero también se pueden observar otros fenómenos solares, aunque no desde la superficie terrestre debido a la absorción de la atmósfera:

• Astronomía solar de rayos X, observaciones del Sol en rayos X.
• Conjunto de telescopios solares multiespectrales ( MSSTA ), una carga útil de telescopios ultravioleta lanzada mediante cohete en la década de 1990.
• El Complejo Astronómico de Leoncito operaba un telescopio solar con longitud de onda submilimétrica.
• La Red de Telescopios Solares de Radio (RSTN, por sus siglas en inglés) es una red de observatorios solares mantenida y operada por la Agencia Meteorológica de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos .
• El Telescopio Solar de Axiones del CERN (CAST) buscaba axiones solares a principios de la década de 2000.

En el campo de la astronomía amateur existen muchos métodos para observar el Sol. Los aficionados utilizan desde sistemas sencillos para proyectar el Sol sobre una hoja de papel blanco, filtros que bloquean la luz , cuñas de Herschel que desvían el 95 % de la luz y el calor lejos del ocular, ^{[ 4 ]} hasta sistemas de filtros de hidrógeno alfa e incluso espectrohelioscopios de fabricación casera . A diferencia de los telescopios profesionales, los telescopios solares de aficionados suelen ser mucho más pequeños.

Con un telescopio convencional, se utiliza un filtro extremadamente oscuro en la abertura del tubo primario para reducir la luz del Sol a niveles tolerables. Dado que se observa todo el espectro disponible, esto se conoce como observación en "luz blanca", y el filtro de apertura se denomina "filtro de luz blanca". El problema es que, incluso reducido, el espectro completo de luz blanca tiende a oscurecer muchas de las características específicas asociadas con la actividad solar, como las protuberancias y los detalles de la cromosfera . Los telescopios solares especializados facilitan la observación clara de dichas emisiones H-alfa mediante el uso de un filtro de ancho de banda implementado con un etalón Fabry-Perot . ^{[ 5 ]}

Una torre solar es una estructura que sirve de soporte para equipos de estudio del Sol y suele formar parte del diseño de telescopios solares. Los observatorios con torre solar también se conocen como telescopios de torre de vacío. Estas torres se utilizan para elevar el equipo de observación por encima de la turbulencia atmosférica causada por el calentamiento solar del suelo y la radiación de ese calor hacia la atmósfera. Los observatorios tradicionales no necesitan estar situados a gran altura, ya que realizan la mayor parte de sus observaciones de noche, cuando la radiación solar es mínima.

El observatorio solar horizontal de Snow se construyó en el monte Wilson en 1904. Pronto se descubrió que la radiación térmica interfería con las observaciones. Casi inmediatamente después de la inauguración del Observatorio de Snow, se iniciaron los planes para una torre de 18 metros de altura (60 pies), que se inauguró en 1908, seguida de una torre de 46 metros (150 pies) en 1912. La torre de 18 metros se utiliza actualmente para estudiar la heliosismología , mientras que la de 46 metros participa en el Programa del Ciclo Solar de la UCLA .  

El término también se ha utilizado para referirse a otras estructuras utilizadas con fines experimentales, como el Experimento del Efecto Cherenkov Atmosférico en la Torre Solar ( STACEE ), que se utiliza para estudiar la radiación Cherenkov , y la torre de energía solar del Instituto Weizmann .

Otros telescopios solares que cuentan con torres solares son el Telescopio Solar Richard B. Dunn , la Torre del Observatorio Solar de Meudon y otros.

• La misión Observatorio de Relaciones Solar-Terrestres (STEREO) se lanzó en octubre de 2006. Dos naves espaciales idénticas fueron puestas en órbitas que provocaron que se alejaran progresivamente de la Tierra y se alejaran gradualmente de ella. Esto permite obtener imágenes estereoscópicas del Sol y de fenómenos solares, como las eyecciones de masa coronal. ^{[ 6 ] [ 7 ]}
• El Observatorio de Dinámica Solar fue lanzado en 2010 y monitorea el Sol desde una órbita geosíncrona alrededor de la Tierra. ^{[ 8 ]}
• La sonda solar Parker fue lanzada en 2018 a bordo de un cohete Delta IV Heavy y alcanzará un perihelio de0,046  UA en 2025, convirtiéndose en el satélite artificial en órbita más cercana al ser la primera nave espacial en volar a baja altura en la corona solar. ^{[ 9 ]}
• La misión Solar Orbiter (SolO) se lanzó en 2020 y alcanzará un perihelio mínimo de0,28  UA , lo que lo convierte en el satélite más cercano con cámaras orientadas hacia el Sol. ^{[ 10 ]}
• El CubeSat para Partículas Solares (CuSP) fue lanzado como un viaje compartido en Artemis 1 el 16 de noviembre de 2022 para estudiar partículas y campos magnéticos . ^{[ 11 ] [ 12 ]}
• La Organización India de Investigación Espacial ha lanzado unSatélite de 100  kg llamado Aditya-L1 el 2 de septiembre de 2023. ^{[ 13 ]} Su instrumento principal será un coronógrafo para estudiar la dinámica de la corona solar. ^{[ 14 ]}

• La Torre Einstein ( Einsteinturm ) entró en funcionamiento en 1924.
• Telescopio solar McMath-Pierce (1,6 m de diámetro, 1961–)
• Observatorio McMath-Hulbert (61  cm de diámetro, 1941-1979)
• Telescopio solar de vacío sueco (47,5  cm de diámetro, 1985-2000)
• Telescopio solar sueco de 1 metro (1 metro de diámetro, 2002–)
• Telescopio solar Richard B. Dunn (0,76 m de diámetro, 1969–)
• Observatorio del Monte Wilson
• Telescopio Abierto Holandés (45  cm de diámetro, 1997–)
• El Observatorio del Teide alberga varios telescopios solares, entre ellos:
  • el Telescopio de Torre de Vacío  de 70 cm (1989–) y
  • el telescopio solar GREGOR de 1,5 m (2012–).
• Telescopio solar Goode (1,6 m, 2009–)
• El radiotelescopio solar de Daocheng es un radiotelescopio chino con 313 antenas parabólicas.
• El Telescopio Solar Daniel K. Inouye (DKIST), un telescopio con una apertura de 4 metros.
• El Telescopio Solar Europeo (EST) es un telescopio propuesto con una apertura de 4 metros.
• El Telescopio Solar Gigante Chino (CGST, por sus siglas en inglés) es un telescopio propuesto con una apertura de entre 5 y 8 metros.
• El Telescopio Solar Nacional de Gran Tamaño (NLST, por sus siglas en inglés) es un telescopio abierto multipropósito de tipo gregoriano que se propone construir e instalar en la India y cuyo objetivo es estudiar la estructura microscópica del Sol.

• Lista de telescopios solares (terrestres)
• Lista de misiones heliofísicas : telescopios espaciales utilizados para observar el Sol.
• Lista de tipos de telescopios
• Coronógrafo
• Helióstato
• Heliómetro
• Helioscopio
• Espectroheliógrafo
• Espectrohelioscopio
• Astronomía solar

• Mapa de observatorios solares terrestres y monitores de neutrones.
• Schmidt, Wolfgang (2008). "Telescopios solares" . Scholarpedia . 3 (4): 4333. Bibcode : 2008SchpJ...3.4333S . doi : 10.4249/scholarpedia.4333 .
• Heliógrafo solar de CSIRO, parte 2
• Galería Solar de la Sociedad Astronómica de Hong Kong
• Lawrence, Pete. "Observación solar (Parte I)" . Deep Sky Videos . Brady Haran .
• Torre solar de 150 pies
• Torre solar de 60 pies