De eerste beelden van de Solar Orbiter onthullen 'kampvuren' op de zon
De eerste beelden van de Solar Orbiter, een nieuwe zonnewaarnemingsmissie van de ESA en de NASA, hebben miniatuur-zonnevlammen ontdekt, de zogenaamde ‘kampvuren’, die alom aanwezig zijn aan het oppervlak van onze dichtstbijzijnde ster.
Volgens de wetenschappers achter de missie wijst het waarnemen van verschijnselen die voorheen niet in detail te zien waren, op het enorme potentieel van de Solar Orbiter. De missie is nog maar net klaar met de eerste fase van de technische verificatie, de inbedrijfstelling.
"Dit zijn nog maar de eerste beelden en we kunnen nu al interessante nieuwe fenomenen zien", zegt Daniel Müller, projectwetenschapper bij ESA's Solar Orbiter-project. "We hadden niet vanaf het begin al zulke geweldige resultaten verwacht. We kunnen ook zien hoe onze tien wetenschappelijke instrumenten elkaar aanvullen en zo een holistisch beeld opleveren van de zon en haar omgeving".
De Solar Orbiter, gelanceerd op 10 februari 2020, heeft zes telescopen aan boord die de zon en haar omgeving in beeld brengen, en vier instrumenten die de omgeving rond de ruimtesonde meten. Door de gegevens van beide groepen instrumenten te vergelijken, krijgen wetenschappers inzicht in het ontstaan van de zonnewind, de stroom geladen deeltjes van de zon die het hele zonnestelsel beïnvloedt.
Het unieke aan de missie van de Solar Orbiter is dat geen enkel andere satelliet het oppervlak van de zon van dichterbij heeft kunnen fotograferen.
Close-up beelden van de zon onthullen nieuwe fenomenen
De kampvuren die in de eerste serie foto's te zien zijn, zijn door de Extreme Ultraviolet Imager (EUI) vastgelegd gedurende het eerste perihelium van de Solar Orbiter, het punt in zijn elliptische baan dat het dichtst bij de zon ligt. Op dat moment was de ruimtesondeslechts 77 miljoen km van de zon verwijderd, ongeveer de helft van de afstand tussen de aarde en de ster.
"De kampvuren zijn kleine verwanten van de zonnevlammen die we vanaf de aarde kunnen waarnemen, maar dan een miljoen of miljard keer kleiner," zegt David Berghmans van de Koninklijke Sterrenwacht van België, hoofdonderzoeker van het EUI-instrument. EUI maakt hogeresolutiebeelden van de buitenste laag van de atmosfeer van de zon, beter bekend als de zonnecorona. "De zon ziet er op het eerste gezicht misschien rustig uit, maar als we in detail kijken, zien we overal die miniatuurvlammen."
De wetenschappers weten nog niet of de kampvuren alleen maar kleine versies zijn van de grote vlammen, of dat ze door andere mechanismen worden aangedreven. Er zijn echter al theorieën dat deze miniatuurvlammen zouden kunnen bijdragen aan een van de meest mysterieuze fenomenen op de zon, de coronale opwarming.
De mysteries van de zon ontrafelen
"Deze kampvuren zijn elk op zich totaal onbeduidend, maar als we hun effect over de hele zon bij elkaar optellen, kunnen ze een cruciale bijdrage leveren aan de opwarming van de zonnecorona", zegt Frédéric Auchère van het Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS) in Frankrijk, medehoofdonderzoeker van de EUI.
De zonnecorona is de buitenste laag van de atmosfeer van de zon, die zich miljoenen kilometers in de ruimte uitstrekt. De temperatuur is meer dan een miljoen graden Celsius, wat een grootteorde heter is dan de temperatuur aan het oppervlak van de zon, een 'koele' 5500 °C. Na vele decennia van wetenschappelijke analyse zijn de fysische mechanismen die de corona verwarmen, nog steeds niet volledig begrepen, maar het ontdekken ervan wordt beschouwd als de 'heilige graal' van de zonnefysica.
"Het is duidelijk nog veel te vroeg om te zeggen, maar we hopen dat we door deze waarnemingen te koppelen aan de metingen van onze andere instrumenten die de zonnewind 'voelen' terwijl deze het ruimteschip passeert, uiteindelijk in staat zullen zijn om enkele van deze mysteries te ontrafelen," zegt Yannis Zouganelis, Solar Orbiter-projectwetenschapper bij ESA.
De andere kant van de zon bekijken
Access the video
De Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) is een ander geavanceerd instrument aan boord van de Solar Orbiter. Het voert hogeresolutiemetingen uit van de magnetische veldlijnen op het oppervlak van de zon. Het is ontworpen om actieve gebieden op de zon in de gaten te houden, gebieden met een heel sterk magnetisch veld, die kunnen leiden tot zonnevlammen.
Tijdens zonnevlammen laat de zon salvo's energetische deeltjes los, die de zonnewind die constant van de ster naar de omringende ruimte uitstraalt, nog eens extra versterken. Wanneer deze deeltjes in wisselwerking komen met de aardse magnetosfeer, kunnen ze magnetische stormen veroorzaken die telecommunicatienetwerken en elektriciteitsnetwerken op de grond kunnen verstoren.
"Op dit moment zitten we in het deel van de 11-jarige zonnecyclus waarin de zon erg rustig is," zegt Sami Solanki, directeur van het Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen, Duitsland, en hoofdonderzoeker van de PHI. "Maar omdat de Solar Orbiter de zon vanuit een andere hoek ziet dan de aarde, konden we al één actief gebied zien dat vanaf de aarde niet waarneembaar was. En dat is een primeur. We hebben nog nooit het magnetisch veld aan de achterzijde van de zon kunnen meten."
De magnetogrammen, die laten zien hoe de sterkte van het magnetisch veld over het hele oppervlak van de zon varieert, zullen later vergeleken kunnen worden met de metingen van de ‘in-situ’ instrumenten.
"Het PHI-instrument meet het magnetisch veld aan het oppervlak, we zien structuren in de corona van de zon met de EUI, maar we proberen ook de magnetische veldlijnen te bepalen naar het interplanetaire medium, waar de Solar Orbiter zich bevindt," zegt Jose Carlos del Toro Iniesta, medehoofdonderzoeker van de PHI, van het Instituto de Astrofísica de Andalucía in Spanje.
De zonnewind vangen
De vier ‘in-situ’ instrumenten op de Solar Orbiter karakteriseren vervolgens de magnetische veldlijnen en de zonnewind als deze de ruimtesonde passeert.
Christopher Owen, van het University College London Mullard Space Science Laboratory en hoofdonderzoeker van het Solar Wind Analyser-instrument, voegt hieraan toe: “Met behulp van deze informatie kunnen we inschatten waar op de zon dat bepaalde deel van de zonnewind ontstond, en vervolgens de volledige instrumentenset van de missie gebruiken om de fysieke processen te begrijpen die in de verschillende gebieden op de zon plaatsvinden en tot de vorming van de zonnewind leiden".
"We zijn allemaal erg opgewonden over deze eerste beelden - maar dit is nog maar het begin," voegt Daniel eraan toe. "De Solar Orbiter is begonnen aan een grote reis door het binnenste van het zonnestelsel, en zal in minder dan twee jaar veel dichter bij de zon komen. Uiteindelijk zal hij tot op 42 miljoen km naderen, wat bijna een kwart van de afstand van de zon tot de aarde is."
"De eerste gegevens tonen al de kracht aan achter een succesvolle samenwerking tussen ruimtevaartorganisaties en het nut van een gevarieerde reeks beelden bij het ontrafelen van enkele van de mysteries van de zon", zegt Holly Gilbert, directeur van de Heliophysics Science Division bij het NASA Goddard Space Flight Center en Solar Orbiter-projectwetenschapper bij de NASA.
Het Solar Orbiter-project is een ruimtemissie gebaseerd op een internationale samenwerking tussen de ESA en de NASA. Negentien ESA-lidstaten (België, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Griekenland, Italië, Ierland, Luxemburg, Nederland, Noorwegen, Polen, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk en Zweden) en de NASA hebben bijgedragen aan de wetenschappelijke instrumenten en/of het ruimtevaartuig. De satelliet is gebouwd door hoofdaannemer Airbus Defence and Space in het Verenigd Koninkrijk.
