De zon speelt basgitaar: 'weer' op onze ster heeft ook gevolgen voor de aarde
Een ware vloot van ESA-ruimtetuigen houdt de zon in het vizier. Met behulp van SOHO, Ulysses en de vier Cluster-satellieten trachten onderzoekers na te gaan hoe gebeurtenissen op de zon een invloed hebben op de aarde. De nieuwste verrassing is de ontdekking van enorme lussen van superhete gassen die boven het oppervlak van de zon trillen wanneer het 'stormt' op onze ster.
Op een wetenschappelijke bijeenkomst (11-15 juni 2002) op het Griekse eiland Santorini werd bekend gemaakt dat SOHO, een samenwerkingsproject tussen ESA en de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA, verschillende hete lussen van gassen heeft waargenomen. Ze zijn voor andere instrumenten onzichtbaar. Onderzoekers zijn er nu zeker van dat deze trillende lussen een sleutelrol spelen bij de meest hevige gebeurtenissen van de zon.
"Het is alsof men op een snaar van een gitaar tokkelt, maar dan een met een heel lage bastoon", zegt Werner Curdt van het Duitse Max-Planck-Institut für Aeronomie en een van de hoofdonderzoekers van SOHO. "Niemand wist eerder van deze trillingen. Ze komen alleen voor bij uitermate hete gassen, die duidelijk kunnen waargenomen worden door SUMER, een van de instrumenten aan boord van SOHO. Dit lijkt wel speciaal voor dit doel ontworpen te zijn. Maar om eerlijk te zijn hadden wij zoiets verbazingwekkends niet verwacht toen SUMER werd gebouwd."
SUMER (Solar Ultraviolet Measurements of Emitted Radiation) meet de snelheid van gasachtige patronen die in de atmosfeer van de zon bewegen. Het instrument neemt de hete lussen het best waar van opzij wanneer ze als enorme bogen aan de rand van de zon te zien zijn. Het bekijkt de emissie van ijzeratomen in het extreem ultraviolet. Deze atomen zijn sterk geïoniseerd bij temperaturen van 9 tot 20 miljoen °C. Het instrument detecteert 'slingerbewegingen' door veranderingen in de UV-golflengte.
Een typische hete lus met een lengte van 350000 km (bijna de afstand van de aarde tot de maan) beweegt om de 20 minuten voor- en achterwaarts. Het hete gas beweegt met snelheden tot 100 kilometer per seconde of 36000 kilometer per uur. Het gas koelt snel af en de beweging ebt weg na twee of drie oscillaties.
De spanning in de solaire snaar is afkomstig van een intens magnetisch veld dat langs de gaslus loopt. De 'vinger' die erop tokkelt is waarschijnlijk een uitbarsting van zeer energetische deeltjes, afkomstig uit het lage deel van de atmosfeer van de zon. Wanneer het gas in de lus 'aangeraakt' wordt verliezen de atomen bijna al hun elektronen. Dit brengt een intense emissie van hete ijzerionen en een oscillatie van de hele lus op gang.
Deze nieuwste ontdekking van SOHO zal de deskundigen zeker fascineren. Het instituut van Werner Curdt heeft de bijeenkomst op Santorini gezamenlijk georganiseerd met de Nationale Sterrenwacht van Athene. De bedoeling is de resultaten van de waarnemingen van de zon van op de grond en vanuit ruimtetuigen samen te brengen en te zien wat we begrijpen van het gedrag van de zonneatmosfeer. Dat is belangrijk, want stormen op de zon kunnen astronauten in gevaar brengen en ruimtetuigen, systemen voor energievoorziening en computers beschadigen. Ze kunnen ook het weer op de aarde beïnvloeden. Daarom onderzoeken ESA en andere ruimtevaartagentschappen de oorzaken en gevolgen van stormen op de zon.
De sonde Ulysses (ESA/NASA) onderzoekt de heliosfeer, het enorme gebied rond de zon dat gevuld wordt door de zonnewind en waarin de magnetosfeer, die als een bel de aarde beschermt, dooreengeschud en ineengedrukt wordt.
De Cluster-satellieten (ESA) bekijken de invloed van de zon in de buurt van de aarde. SOHO zelf bekijkt met zijn instrumenten het stormweer op de zon waaronder de grote zonnevlammen, die uitbarstingen zijn van licht geassocieerd met energetische deeltjes, en de grote uitstoten van massa door de zon.
De trillende lussen zijn een intense en plaatselijke activiteit van korte duur, van een soort die eerder aan de aandacht van de onderzoekers was ontsnapt. Ze vormen nu een nieuw stuk van de puzzel. Wanneer de trillingen wegebben maken ze energie vrij in het buitenste deel van de zonneatmosfeer. Het verband met de uitbarstingen van deeltjes laag in de atmosfeer kan ertoe bijdragen dat men beter begrijpt waarom de uitbarstingen soms zo krachtig zijn dat ze de lussen doen uiteenvallen en een zonnevlam veroorzaken. De geleerden zoeken naar sporen van het verband tussen de verschillende soorten uitbarstingen op de zon en hopen vroegtijdig en betrouwbaar te kunnen waarschuwen tegen uitbarstingen op de zon en die gevolgen hebben voor de aarde en zijn omgeving.
De bijeenkomst op Santorini richt zijn blik ook op de toekomst. Zo wordt over een tiental jaar de ESA-sonde Solar Orbiter gelanceerd. De onderzoekers die nu hun apparatuur ontwikkelen willen er zeker van zijn dat ze in staat zijn de door SOHO ontdekte lussen van energie te begrijpen.
SOHO is een project in internationale samenwerking tussen ESA en NASA. Het ruimtetuig is voor ESA in Europa gebouwd. Het heeft instrumenten aan boord van onderzoekers uit Europa en de Verenigde Staten. SOHO werd door de NASA gelanceerd in december 1995. In 1998 besloten ESA en NASA gezien het succes van de missie het ruimtetuig nog tot 2003 operationeel te houden.
