De zon gaat onder voor Ulysses

De heliosfeer
23 juni 2008

Met de gezamenlijke ESA/NASA-sonde Ulysses hebben onderzoekers een nieuwe kijk gekregen op de zon en de invloed die ze op de haar omringende ruimte uitoefent. Op 1 juli komt een einde aan het project, meer dan 17 jaar na de lancering van Ulysses met de spaceshuttle. In twee artikels bekijken we de wetenschappelijke oogst en de technologische uitdagingen van het project.

Met zijn meer dan 17 jaar in de ruimte is de sonde Ulysses meer dan een beloning voor de onderzoekers. De resultaten van de sonde hebben niet uitsluitend betrekking op de zon en haar onmiddellijke omgeving. Het project leverde ook verbazingwekkende inzichten in de aard van ons melkwegstelsel en zelfs de evolutie van het heelal.

De gezamenlijke ESA/NASA-missie werd ontworpen om de zogenaamde zonnewind - een constante stroom van geladen deeltjes die door de zon wordt uitgezonden - te bestuderen en het magnetische veld dat deze stroom door de ruimte transporteert. Omdat de zon roteert meenden onderzoekers dat het magnetische veld tot een spiraal zou opwinden.

Complex magnetisch veld

Solar wind speeds measured by Ulysses
Metingen van de snelheid van de zonnewind door Ulysses

Maar Ulysses liet zien dat het veld in werkelijkheid een veel ingewikkeldere vorm en afmetingen heeft. Daardoor kunnen door zonnestormen uitgezonden deeltjes zich verplaatsen van lagere naar hogere breedtegraden en omgekeerd. Deze vaststelling is heel belangrijk. Want gebieden op de zon die eerder niet beschouwd werden als de mogelijke bron van deeltjes die gevaarlijk zijn voor astronauten en satellieten, moeten nu nauwgezet in de gaten worden gehouden.

Geleerden dachten ook dat de zonnewind met typische snelheden van 400 kilometer per seconde 'waait', met af en toe 'vlagen' met hogere snelheden. Ulysses toonde al snel aan dat tijdens het grootste deel van de zonnevlekkencyclus een 'snelle' wind vanuit de magnetische polen van de zon overheerst. De 'trage' wind, waarvan de oorsprong nog enigszins mysterieus blijft, speelt een minder belangrijke rol.

Evolutie van de zonnewind

Het 'omkeren' van het magnetisch veld van de zon

Ulysses was ontworpen om één baan om de zon af te leggen, maar toen de missie verlengd werd konden de onderzoekers waarnemen hoe de zonnewind in de tijd verandert. 'We ontwierpen de missie om een driedimensionaal beeld van de zonnewind te verkrijgen', aldus ESA-projectonderzoeker Richard Marsden. 'Maar we kregen er de vierde tijdsdimensie bij.'

De zonnewind is niet constant, maar verandert doorheen een cyclus van magnetische activiteit, die ongeveer 11 jaar duurt. Die cyclus bereikt een hoogtepunt met het omkeren van de richting van het magnetisch veld van de zon.

The Ulysses legacy
Ulysses: aan het succesverhaal komt een einde

Ulysses zag dat op een grote schaal de complexiteit van het magnetisch veld nabij het oppervlak van de zon verandert in een eenvoudiger veld, wat wordt veroorzaakt door een staafmagneet binnenin de zon. Wanneer de zonneactiviteit een minimum bereikt, ligt de staafmagneet op één lijn met de rotatiepolen.

Bij het maximum zes jaar later maakt de magneet een hoek van 90° met de rotatiepolen. De magneet blijft bewegen zodat ze bij het volgende minimum terug in lijn ligt met de rotatiepolen, maar dan tegenovergesteld georiënteerd.

Meer ruimtestof dan gedacht

Zo ging Ulysses in oktober 1990 met een speciale rakettrap vanuit de spaceshuttle op weg

Het magnetisch veld van de zon zorgt voor een invloedssfeer, die ook bekend is als de heliosfeer. 'Vóór Ulysses dachten we dat stofdeeltjes er niet in konden binnendringen', zegt NASA-projectwetenschapper Ed Smith. Maar Ulysses toonde aan dat dit niet zo is.

Ulysses had namelijk een instrument aan boord om deze binnendringende stofdeeltjes waar te nemen. Het ontdekte 30 keer meer ruimtestof in de buurt van het zonnestelsel, dan astronomen vooraf hadden verwacht.

Ulysses detecteerde ook zware atoomkernen die het zonnestelsel binnenbeuken. Ze zijn bekend als kosmische straling en worden waarschijnlijk versneld door explosies van sterren met een grote massa. Volgens de waarnemingen van Ulysses is de gemiddelde ouderdom van een kosmische straal die het zonnestelsel binnenkomt 10 tot 20 miljoen jaar. Alvorens ze hun weg naar het zonnestelsel vinden, stromen ze doorheen de buitenste regionen van het melkwegstelsel.

Groot wetenschappelijk succes

The Ulysses spacecraft
Ulysses wordt klaargemaakt voor de lancering

Ulysses verzamelde ook zeldzame stalen van interstellaire isotopen van helium. Die zijn van bijzonder belang voor kosmologen, omdat ze volgens de theorie tot enkele minuten na de Big Bang in een min of meer vaste hoeveelheid voorkwamen. Ulysses heeft deze isotopen waargenomen en ondersteunt aldus het idee dat het heelal voor altijd zal blijven uitdijen omdat er in de Big Bang te weinig materie werd gecreëerd om de uitdijing ongedaan te maken.

Ulysses is aan de beide kanten van de Atlantische Oceaan een groot wetenschappelijk project geweest. De wetenschappelijke oogst was bijzonder rijk. Volgens Smith werkten 150 tot 200 onderzoekers in de verschillende teams rond de wetenschappelijke instrumenten. Bovendien hebben een groot aantal onderzoekers de gearchiveerde gegevens van de sonde geraadpleegd. Deze gegevens werden beschikbaar gemaakt via het internet. Op basis van de gegevens van Ulysses werden tot nu toe ongeveer 1500 wetenchappelijke papers gepubliceerd.

Zelfs na het einde van de sonde zelf, zal met de rijke oogst aan waarnemingen de Ulysses-missie ongetwijfeld nog een heel lang leven beschoren zijn.

Meer informatie

ESA Media Relations Office
Tel: +33.1.5369.7155
Fax: +33.1.5369.7690
media@esa.int

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.