Het Solar Dynamics Observatory bestudeert de Zon

Het Solar Dynamics Observatory
Artist impression van het Solar Dynamics Observatory in een baan om de Aarde. Credit: NASA

Het Solar Dynamics Observatory is een ruimtesonde die in 2010 door de NASA is gelanceerd. De ruimtesonde werd op tijd gelanceerd om het zonnevlekkenmaximum van 2013, dat deel uitmaakt van de elfjarige cyclus van de Zon, waar te nemen. Het SDO maakt voortdurend hoge resolutiefoto’s van de atmosfeer van de Zon.

Naast het simpelweg waarnemen van de Zon gebruikt NASA het SDO ook voor het voorspellen van de activiteit van de Zon. Het SDO geeft astronomen inzichten in de structuur van het magneetveld van de Zon en ook krijgen astronomen zo meer inzichten in hoe energie wordt getransporteerd vanaf de Zon naar de ruimte.

Een IMAX beeld van de Zon

SDO is de eerste ruimtesonde uit het “Living with a Star”-programma van de NASA. De Zon is voor onze planeet een onschatbare bron van energie en warmte maar de veranderingen hierin kunnen wel van tijd tot tijd voor problemen zorgen. Een grote zonnevlam kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat elektriciteitsnetwerken en communicatiesatellieten uitvallen. Het belangrijkste doel van het project is daarom leren te begrijpen waarom de energie van de Zon varieert en hoe dit dan de Aarde beïnvloedt.

Een van de instrumenten aan boord is de Atmospheric Imager. Dit instrument kan opnames van de Zon maken in IMAX-resolutie. Iedere 10 seconden maakt het instrument in 10 verschillende golflengtes hoge resolutieopnames van de Zon waardoor wetenschappers de veranderingen in de corona kunnen waarnemen. De voortdurende waarnemingen zouden meer inzicht moeten geven in hoe en waarom zonnevlammen en andere verschijnselen ontstaan.

alle afbeeldingen SDO/NASA
alle afbeeldingen SDO/NASA

De andere instrumenten zijn de Helioseismic and Magnetic Imager die elektrische stromen en magnetische activiteit in de corona kan waarnemen en het Extreme Ultraviolet Variability Experiment dat de Zon in ultraviolet licht bestudeert.

Het Solar Dynamics Observatory werd ontworpen voor een levensduur van vijf jaar maar functioneerde na het zonnevlekkenmaximum van 2013 nog heel goed en functioneert nu, einde 2018, nog steeds.

Lancering en de eerste vijf jaar in de ruimte

Bouw en lancering van het SDO kostte ongeveer 850 miljoen dollar. De ruimtesonde werd op 11 februari 2010 met een Atlas V-raket gelanceerd vanaf Cape Canaveral Air Force Station in Florida. Na de lancering werd de ruimtesonde in een hellende geosynchrone baan geplaatst.

Deze hellende geosynchrone baan zorgt er voor dat de SDO de Zon voortdurend kan waarnemen en dat de enorme stroom aan gegevens door een enkel grondstation op Aarde kan worden verwerkt.

Wetenschappers waren in het eerste jaar verrast over de kwaliteit van de waarnemingen die het SDO deed. Normaal gesproken is de corona voor ons alleen zichtbaar tijdens een zonsverduistering maar SDO kan die voortdurend waarnemen en dan ook nog eens over een groter bereik dan vanaf de Aarde mogelijk is.

Zonnemaximum, Venus en tornado’s

Richting het zonnevlekkenmaximum in 2013 toonde het SDO pas zijn echte capaciteiten. Er werden opnames gemaakt van zonnevlammen in verschillende golflengtes waardoor de volledige structuur kon worden gezien. De eerste zonnevlammen waren slechts van gemiddelde sterkte en astronomen konden dan ook niet wachten op de meer spectaculaire uitbarstingen tijdens het maximum van de Zon.

De Venusovergang van 2012
De overgang van Venus voorlangs de Zon. Opname: SDO/NASA

Met de camera’s van het SDO voortdurend gericht op de Zon kan alles war voorlangs trekt worden gezien. Op 5-6 juni 2012 nam het SDO een overgang van Venus voorlangs de Zon waar. Deze gebeurtenis is te voorspellen maar komt niet vaak voor: de laatste overgang was in 2004 en de volgende overgang zal pas in 2117 plaatsvinden. In 2016 nam het SDO ook de overgang van Mercurius voorlangs de Zon waar. De volgende overgang van Mercurius zal op 11 november 2019 plaatsvinden.

In 2016 nam het SDO een tornado op de Zon waar die vijf keer groter was dan de Aarde. Deze tornado werd zowel in beelden als in video vastgelegd. Volgens NASA was het vermoedelijk voor het eerst dat een dergelijke activiteit op de Zon was vastgelegd.

De vorm van de tornado op de Zon wordt bepaald door het magneetveld van de Zon en dat is anders dan tornado’s op Aarde die ontstaan door activiteit van de wind. De tornado op de Zon beweegt ook veel sneller. Astronomen schatten dat de tornado met ongeveer 300.000 kilometer per uur bewoog. Op Aarde bereikt een tornado een maximale snelheid van ongeveer 500 kilometer per uur.

Het SDO heeft ondertussen meer van dergelijke tornado’s op de Zon waargenomen. Eind 2015 was er weer een krachtige tornado zichtbaar. Wetenschappers krijgen door het waarnemen van dergelijke gebeurtenissen meer inzichten in de onderliggende mechanismes die verantwoordelijk zijn voor de plasmaproductie van de Zon.

Lange termijn waarnemingen

De waarnemingen van het SDO op de lange termijn laten wetenschappers weer andere dingen zien. Zo vond er in 2011 een uitbarsting van de corona plaats waarbij een enorme hoeveelheid plasma werd weggeblazen. In 2014 publiceerden astronomen de resultaten van deze waarneming en ze schreven daarin dat het plasma zich opsplitste in “vingers” van materie zoals men dat ook in de Krabnevel had waargenomen. De Krabnevel is het overblijfsel van een supernova, een ontplofte zware ster. Astronomen noemen het waargenomen effect het Rayleigh-Taylor fenomeen en ze konden dit voor het eerst op een grote schaal bestuderen.

Ook in 2014 namen astronomen magnetische veldlijnen waar die een uitbarsting in de atmosfeer van de Zon veroorzaakten. De hoge resolutieopnames die het SDO hiervan maakte bevestigden de theorie die hierover was opgesteld. Dit soort waarnemingen maakt het eenvoudiger om te voorspellen waar grote zonnevlammen gaan voorkomen en daardoor kan de infrastructuur op Aarde beter worden beschermd, aldus wetenschappers.

In 2016 kreeg het SDO te maken met een korte storing.  Op 2 augustus werd de passage van de Maan voorlangs de Zon waargenomen en na deze passage viel de SDO even uit. NASA had ongeveer een week nodig om de ruimtesonde weer online te krijgen. In hetzelfde jaar maakte het SDO ook opnames van een gat in de corona (dit is een gebied met minder compact materiaal).

In 2017 publiceerde NASA een video over 7 jaar zonswaarnemingen voor het SDO. In hetzelfde jaar nam het SDO deel aan het waarnemen van de zonsverduistering die in augustus in grote delen van de Verenigde Staten zichtbaar was. SDO maakt regelmatig opnames van zonsverduisteringen. Zo werden ook de gedeeltelijke zonsverduistering van oktober 2017 en de totale zonsverduistering van 11 februari 2018 bestudeerd.

ilament op de Zon, waargenomen door de SDO
Enorm filament op de Zon. Credit: DO/NASA

Op 6 september 2017 zond de Zon een enorme zonnevlam uit waarmee de Zon liet zien dat zelfs buiten een maximum om grote uitbarstingen mogelijk zijn. Het was een zonnevlam van sterkte X9,3 en daarmee de sterkste sinds 2006. In november 2017 werd ook een cirkelvormig filament waargenomen. Dit is een wolk van geladen deeltjes die meestal zichtbaar is als een langwerpige streng. Volgens NASA was dit wetenschappelijk niet heel erg interessant maar gezien de zeldzaamheid wel leuk om waar te nemen.

 

Eerste publicatie: 18 november 2018