A NJIT tem uma reputação de longa data como líder na pesquisa de fenômenos originados na estrela mais próxima da Terra - o Sol. O telescópio óptico da NJIT no Observatório Solar de Big Bear e o conjunto de radiotelescópios em Owens Valley, ambos na Califórnia, expandiram muito a nossa compreensão dos eventos solares que impactam periodicamente nosso planeta natal, eventos como erupções solares e ejeções de massa coronal (CMEs) que podem interromper as comunicações terrestres e a infraestrutura de energia, além de outros efeitos.

Sob os auspícios do Centro de Pesquisa Solar-Terrestre (CSTR) da universidade, Os investigadores do NJIT estão colaborando com colegas nos EUA e em outros países para obter um conhecimento ainda mais crítico da física solar. É um conhecimento essencial não apenas para uma melhor compreensão básica do Sol, mas também para melhorar a previsão das explosões solares que ameaçam nossas tecnologias e para conceber melhores contramedidas.

O que mais, Os pesquisadores do NJIT estão empenhados em envolver totalmente os alunos na busca por esse conhecimento - pesquisadores como o professor assistente de física Bin Chen, que se juntou ao corpo docente do NJIT em 2016. Chen recebeu recentemente uma bolsa CARREIRA de cinco anos, totalizando mais de US $ 700, 000 pela National Science Foundation (NSF). O programa de desenvolvimento inicial de carreira do corpo docente (CAREER) da NSF oferece os prêmios mais prestigiosos da fundação em apoio ao corpo docente mais jovem que, na construção de suas carreiras acadêmicas, têm demonstrado grande potencial como educadores e pesquisadores.

Chen completou seu Ph.D. na Universidade da Virgínia em 2013 com foco em radioastronomia solar. Seu Ph.D. conselheiro o apresentou a um colega astrônomo solar, e agora colega NJIT, Distinto Professor de Física Dale Gary. Através de seu conhecimento com Gary, e a oportunidade de colaborar em um projeto de pesquisa usando dados observacionais do Owens Valley Solar Array da NJIT, Chen aprendeu sobre os esforços de ponta da universidade em física de rádio solar. Mas antes de entrar para o NJIT após receber seu doutorado, Chen acrescentou à sua experiência de pesquisa por meio de uma bolsa de pós-doutorado no programa Living With a Star da NASA e como astrofísico no Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, onde trabalhou em missões espaciais dedicadas principalmente à ciência solar.

Percepções chocantes

Embora ainda não seja membro do corpo docente da NJIT, Chen e Gary colaboraram com pesquisadores do Observatório Nacional de Radioastronomia, a Universidade da Califórnia, a University of Applied Sciences and Arts Northwestern Switzerland e a University of Minnesota em um artigo para a revista Science publicado em 2015, "Aceleração de partículas por um choque de terminação de erupção solar." O artigo apresentou dados de imagens de rádio que fornecem novos insights sobre como um fenômeno conhecido como choque de terminação associado a explosões solares, as explosões mais poderosas do sistema solar, ajuda a acelerar os elétrons energéticos nas chamas para velocidades relativísticas - impulsionando essas partículas para o espaço quase à velocidade da luz.

Chen agora está continuando sua investigação no NJIT. "Há muito que não sabemos sobre o 'interior' dessas explosões solares e como elas liberam tanta energia tão rápida e catastroficamente, "diz ele." Por exemplo, como a energia é armazenada e repentinamente liberada, frequentemente em questão de segundos?

"A aceleração relativística de partículas que também estamos estudando como parte desta pesquisa é um processo que ocorre em todo o universo e é um fenômeno associado a, por exemplo, as enormes explosões de estrelas conhecidas como supernovas. O Sol é um bom lugar para pesquisar esse fenômeno porque sua proximidade em termos astronômicos nos permite adquirir um volume de dados de alta resolução impossível de obter observando estrelas muito mais distantes. "

Para sua pesquisa, Chen está recorrendo a fluxos de dados de rádio de várias fontes. Além do observatório de rádio da NJIT em Owens Valley, estes incluem o Karl G. Jansky Very Large Array no Novo México operado pelo National Radio Astronomy Observatory e o Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array no Chile. Atualizações recentes em Owens Valley o colocam na vanguarda dessa pesquisa como um radiotelescópio de "nova geração". Outra vantagem muito importante proporcionada pelo Owens Valley, como Chen enfatiza, é que é uma instalação dedicada em tempo integral à pesquisa solar.

Chen é um dos poucos pesquisadores que buscam novos conhecimentos sobre o Sol tirando proveito de uma técnica de observação chamada espectroscopia dinâmica. Esta técnica permite capturar uma imagem do Sol a cada 50 milissegundos em mais de mil frequências, e em duas polarizações diferentes. Isso soma 40, 000 imagens por segundo e terabytes de dados brutos em um dia que podem ser convertidos em imagens 3D com resolução muito maior do que a obtida anteriormente. "Isso nos dá o potencial de aprender muito mais sobre o que está acontecendo no centro das explosões solares, "Chen diz.

Além de uma maior compreensão da física fundamental envolvida, Chen acrescenta que sua pesquisa apóia muito as metas da Estratégia e Plano de Ação Nacional para Clima Espacial dos EUA, que reflete a consciência crítica de como o clima espacial gerado pelos fenômenos solares impacta muitos aspectos da vida e infraestrutura terrestre. Ele diz, "As explosões solares e CMEs são os principais fatores do clima espacial. Uma melhor compreensão desses fatores é essencial para uma melhor previsão de tais eventos e a implementação de medidas de proteção."

Trazendo o Sol para o Campus

Na estimativa de Chen, A NJIT tem experiência única na construção, operar e manter instalações dedicadas à observação do sol por rádio. Potencialmente, para estudantes, isso apresenta oportunidades excepcionais para aprender na fronteira de muitas disciplinas relevantes para investigar o Sol no espectro de rádio - incluindo familiaridade prática com o equipamento envolvido. Embora um número limitado de alunos tenha a chance de trabalhar em Owens Valley, assim como na Big Bear, a distância e a falta de acomodações adequadas impedem que muitos outros participem de pesquisas solares no local. É por isso que Chen também planeja aplicar uma parte do financiamento de sua CARREIRA para criar um Laboratório de Rádio Solar no campus de Newark.

"A ideia por trás do Laboratório de Rádio Solar é ter uma instalação no campus com a mesma tecnologia de ponta encontrada em Owens Valley, só sem as antenas, "Chen explica." Teremos todos os eletrônicos, a tecnologia de rádio, a capacidade de ciência de dados para processamento de streaming de dados da Califórnia. Isso dará aos alunos as mesmas oportunidades práticas para trabalhar e experimentar a instrumentação que a NJIT tem em Owens Valley, instrumentação que é realmente única nos Estados Unidos. Outro objetivo é usar isso como uma base de teste para melhorias futuras em Owens Valley, e envolver os alunos no desenvolvimento dessas melhorias. "

Para Chen, uma meta educacional complementar é também avançar o programa Hale COLLAborative Graduate Education (COLLAGE) em física solar, que comemora o nome do astrônomo solar americano pioneiro George Ellery Hale. Existem poucos programas de pós-graduação nesta área nos EUA e o corpo docente e os recursos físicos necessários são amplamente distribuídos por instituições educacionais, bem como pela geografia. Para resolver esta situação, Philip Goode, NJIT distinto professor pesquisador de física e ex-diretor do CSTR, propôs que o NJIT se juntasse à University of Colorado-Boulder e várias outras instituições que tinham programas de física solar no que agora é conhecido como programa COLLAGE.

"O COLLAGE dá a mais alunos em diferentes partes do país acesso à instrução e aos recursos que lhes permitem concluir o mestrado e o doutorado em física solar, "Diz Chen." Já estou trabalhando com cerca de 20 alunos, e esse é, na verdade, um número bastante grande para nosso campo. Mas não estamos apenas aumentando as oportunidades de estudar física solar em nível de graduação, estamos aprendendo mais sobre como coordenar recursos entre escolas e como ensinar de forma eficaz online, que beneficiará os alunos que desejam estudar muitos assuntos complexos diferentes. "