Solar Orbiter maakt spectaculaire beelden van de Zon

Op 26 maart 2022 maakte de Solar Orbiter ruimtesonde van de ESA/NASA de eerste van zijn nauwe periheliumpassages. De ruimtesonde vloog dichter bij de Zon dan de binnenplaneet Mercurius en bereikte zijn dichtste nadering op slechts 32% van de afstand Aarde – Zon. Omdat de ruimtesonde zo dicht bij de Zon kwam zijn de teruggestuurde afbeeldingen, films en gegevens spectaculair. Ze tonen krachtige fakkels, adembenemende uitzichten over de polen van de Zon en een merkwaardige zonne-egel – het meest in het oog springende kenmerk dat tijdens dit perihelium is gezien. Het strekt zich uit over 25.000 kilometer over de Zon en heeft een groot aantal pieken van heet en kouder gas die zich in alle richtingen uitstrekken.

Zuidpool van de Zon
De zuidpool van de Zon vastgelegd op 30 maart 2022 door de Solar Orbiter. Dit was 4 dagen na de periheliumpassage. De opname is gemaakt door de Extreme Ultraviolet Imager (EUI) op een golflengte van 17 nm. Credit: ESA / NASA / Solar Orbiter / EUI Team.

De Solar Orbiter is een gezamenlijke missie van ESA en NASA met als doel het bestuderen van de Zon. De sonde werd op 10 februari 2020 gelanceerd en is uitgerust met tien wetenschappelijke instrumenten.

Het belangrijkste wetenschappelijke doel is het bestuderen van de relatie tussen de Zon en de heliosfeer.

De heliosfeer is een grote bubbel in de ruimte die zich uitstrekt tot voorbij de planeten van ons zonnestelsel. De heliosfeer is gevuld met elektrisch geladen deeltjes die voornamelijk in de vorm van de zonnewind door de Zon zijn uitgestoten.

Het is de beweging van deze deeltjes en hun geassocieerde solaire magnetische velden die zorgen voor het ruimteweer.

Om de effecten van de Zon op de heliosfeer in kaart te brengen moeten de resultaten van de in-situ-instrumenten van Solar Orbiter die deeltjes en magneetvelden die de ruimtesonde passeren, registreren terugvertaald worden naar gebeurtenissen op of nabije het zichtbare oppervlak van de Zon die worden geregistreerd door remote sensing instrumenten.

Dit is geen gemakkelijke taak want de magnetische omgeving rond de Zon is uitermate complex maar hoe dichter de ruimtesonde bij de Zon kan komen hoe eenvoudiger het is om deeltjes langs magnetische veldlijnen terug te traceren naar de Zon. De eerste periheliumpassage was daarom een belangrijke test en de resultaten lijken tot nu toe erg veelbelovend.

Op 21 maart 2022, enkele dagen voor perihelium, werd de Solar Orbiter geraakt door een wolk van energetische deeltjes. Deze werden door de Energetic Particle Detector (EPD) gedetecteerd.

Het is veelzeggend dat de meest energetische deeltjes van hen het eerste arriveerde, gevolgd door die met lagere en nog lagere energieën. Dit suggereert dat de deeltjes niet in de buurt van de ruimtesonde werden geproduceerd. In plaats daarvan worden ze gemaakt in de atmosfeer van de Zon in de buurt van het oppervlak.

Op dezelfde dag zag het Radio and Plasma Waves-experiment (RPW) van de Solar Orbiter ze aankomen waarbij ze de sterke karakteristieke zwaai van radiofrequenties oppikten die werden geproduceerd wanneer versnelde deeltjes – meestal elektronen – langs de magnetische veldlijnen van de Zon naar buiten spiraliseren. RPW detecteerde vervolgens oscillaties die bekend staan als Langmuir-golven.

Dit is een teken dat de energetische elektronen bij het ruimtevaartuig zijn aangekomen. Van de remote sensing instrumenten hebben zowel EUI als de röntgenspectrometer/telescoop (STIX) gebeurtenissen op de Zon waargenomen die verantwoordelijk kunnen zijn geweest voor het vrijkomen van de deeltjes.

Hoewel de deeltjes die naar buiten de ruimte instromen degene zijn die EPD en RPW hebben gedetecteerd is het belangrijk om te onthouden dat andere deeltjes vanaf de gebeurtenis naar beneden kunnen reizen en de lagere niveaus van de atmosfeer van de Zon raken. Dit is waar STIX om de hoek komt kijken.

Terwijl EUI het ultraviolette licht ziet dat vrijkomt vanaf de plaats van de zonnevlam in de atmosfeer van de Zon ziet STIX de röntgenstralen die worden geproduceerd wanneer elektronen die door de zonnevlam worden versneld een interactie aangaan met atoomkernen in de lagere niveaus van de atmosfeer van de Zon.

Hoe deze waarnemingen precies met elkaar zijn verbonden is nu een zaak voor de onderzoekers om te onderzoeken.

Er is enige aanwijzing uit de samenstelling van de deeltjes die door EPD zijn gedetecteerd dat ze waarschijnlijk werden versneld door een coronale schok in een meer geleidelijke gebeurtenis in plaats van impulsief door een uitbarsting.

Een andere wending aan deze situatie is dat het Magnetometer-instrument (MAG) op dat moment niets substantieels registreerde. Dit is echter niet ongebruikelijk.

Door gegevens van alle instrumenten te combineren kunnen de wetenschappers het verhaal vertellen van zonneactiviteit vanaf het oppervlak van de Zon tot aan de Solar Orbiter en verder.

En die kennis is precies wat de weg vrijmaakt voor een toekomstig systeem dat is ontworpen om de ruimteweersomstandigheden op Aarde in real-time te voorspellen.

In de aanloop naar het perihelium kreeg Solar Orbiter zelfs een voorproefje van hoe zo’n systeem zou kunnen werken.

Eerste publicatie: 22 mei 2022
Bron: ESA, Sci-News