El Sol de cerca: las observaciones con la nueva tecnología de cámara VTT ofrecen una resolución de imagen de 8K

Grandes y complejos grupos de manchas solares caracterizan la superficie del dinámico Sol durante su ciclo de actividad. Un nuevo sistema de cámaras en el Telescopio de Torre de Vacío (VTT) del Observatorio del Teide en Tenerife utiliza métodos de restauración de imágenes para capturar pequeñas estructuras en zonas activas.

Esto ha dado como resultado imágenes únicas de alta resolución que revelan los detalles más minúsculos de las regiones activas de la superficie solar. La investigación se publica en la revista Solar Physics.

Los grandes telescopios solares pueden observar los detalles más minúsculos de la superficie solar, pero solo en un campo de visión reducido. Como resultado, no captan el desarrollo a gran escala de las regiones activas. Los telescopios más pequeños, tanto en el espacio como en redes que abarcan la Tierra, observan el disco solar completo las 24 horas del día, pero no pueden acercarse a las estructuras complejas y rápidamente cambiantes que se forman por el campo magnético.

Aquí es donde entra en juego el Telescopio de Torre de Vacío (VTT) en Tenerife, en funcionamiento desde 1988. Se caracteriza por un amplio campo de visión y una buena resolución espacial, acortando así la distancia entre estos dos tipos de telescopios. Gracias al nuevo y moderno sistema de cámaras del Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam (AIP), se ha restaurado por primera vez todo el campo de visión del VTT. Para obtener una imagen restaurada, se requieren 100 imágenes de corta exposición de 8000 × 6000 píxeles, grabadas a 25 fotogramas por segundo.

Esto significa que, por primera vez, el sistema de cámaras ofrece imágenes reconstruidas con una resolución de 8K. La rápida secuencia de imágenes permite eliminar las influencias perturbadoras de la atmósfera turbulenta de la Tierra en las imágenes solares.

Como resultado, se puede alcanzar la resolución espacial teórica del telescopio de hasta 100 km en la superficie solar. Las grabaciones a intervalos de las imágenes restauradas también permiten la investigación de procesos dinámicos en escalas de tiempo de 20 segundos.

El nuevo sistema de cámara complementa los instrumentos del Dispositivo Interferométrico de Gran Región Heliosísmica (HELLRIDE), el Espectrógrafo Láser de Referencia Absoluta (LARS) y el Espectrógrafo Universal Multilínea Rápido (FaMuLUS) del VTT, operados por el Observatorio Estatal de Turingia Tautenburg (TLS), el Instituto de Física Solar (KIS) de Friburgo y el AIP, respectivamente.

«Para comprender mejor la actividad solar, es crucial no solo analizar los procesos fundamentales de la estructura fina y el desarrollo a largo plazo de la actividad global con diversos instrumentos», afirma Rolf Schlichenmaier, científico del KIS, «sino también investigar la evolución temporal del campo magnético en las regiones activas». Las nuevas imágenes muestran áreas que corresponden a aproximadamente 1/7 del diámetro del Sol, es decir, unos 200.000 km. Esto permite observar estructuras a gran escala del Sol activo, como los movimientos del plasma y los grupos de manchas solares. En comparación, los grandes telescopios suelen proporcionar campos de imagen de solo unos 75.000 km de diámetro.

«Nuestras expectativas con el sistema de cámaras se cumplieron con creces desde el principio», afirma Robert Kamlah, quien dirigió el proyecto como parte de su tesis doctoral en el AIP y la Universidad de Potsdam.

Las observaciones en banda G demostraron cómo las manchas solares se integran en la supergranulación, es decir, un patrón convectivo a gran escala. La orientación no radial y la torsión de los filamentos penumbrales revelaron la compleja estructura del campo magnético, responsable de tres erupciones principales y numerosas erupciones menores en la región activa.

Mediante el uso de filtros especiales, las señales más pequeñas del campo magnético se hacen visibles como estructuras brillantes en las imágenes solares. Las series temporales a la luz de la línea de calcio ionizado simple a 393,3 nm y en la banda G de Fraunhofer a 430,7 nm permitieron identificar áreas con mayor actividad y rastrear los movimientos del plasma en las regiones activas de dos capas de la atmósfera solar (fotosfera y transición a la cromosfera). Además, los investigadores investigaron métodos para medir la calidad de las imágenes y las observaciones.

«Los resultados obtenidos muestran cómo, junto con nuestros colaboradores, estamos enseñando nuevas técnicas a un telescopio antiguo», afirma Carsten Denker, jefe de la Sección de Física Solar del AIP. Telescopios como el VTT pueden realizar importantes contribuciones al estudio de la actividad solar, especialmente cuando es necesario recopilar información sobre una gran región activa y sus alrededores, como durante las erupciones solares y otros eventos eruptivos en el marco de la predicción meteorológica espacial.

En el futuro, los sistemas de cámaras CMOS de bajo coste con una resolución de imagen de 8K también desempeñarán un papel importante para la próxima generación de instrumentos en telescopios solares de 4 metros, ya que triplicarán el campo de visión de los sistemas de cámaras 4K actuales.

Con información de Solar Physics