Tijdens zijn recordpassage langs de zon eind vorig jaar heeft NASA's Parker Solar Probe verbluffende nieuwe beelden gemaakt vanuit de atmosfeer van de zon. Deze nieuwe foto's, die dichter bij de zon zijn genomen dan ooit tevoren, helpen wetenschappers om de invloed van de zon in het hele zonnestelsel beter te begrijpen, waaronder gebeurtenissen die van invloed kunnen zijn op de aarde.
“Parker Solar Probe heeft ons opnieuw meegenomen naar de dynamische atmosfeer van onze dichtstbijzijnde ster,” zei Nicky Fox, associate administrator, Science Mission Directorate op het hoofdkantoor van NASA in Washington. "We zien nu waar de bedreigingen van het ruimteweer voor de aarde beginnen, met onze ogen en niet alleen met modellen. Deze nieuwe gegevens zullen ons helpen onze voorspellingen van het ruimteweer enorm te verbeteren om de veiligheid van onze astronauten en de bescherming van onze technologie hier op aarde en in het hele zonnestelsel te garanderen." Parker Solar Probe begon zijn dichtste nadering van de zon op 24 december 2024 en vloog op slechts 3,8 miljoen mijl van het zonneoppervlak. Terwijl hij in de dagen rond het perihelium door de buitenste atmosfeer van de zon, de corona, scheerde, verzamelde hij gegevens met een reeks wetenschappelijke instrumenten, waaronder de Wide-Field Imager for Solar Probe, of WISPR.
De nieuwe WISPR-beelden laten de corona en zonnewind zien, een constante stroom elektrisch geladen deeltjes van de zon die door het zonnestelsel raast. De zonnewind breidt zich uit over het hele zonnestelsel met verstrekkende gevolgen. Samen met uitbarstingen van materie en magnetische stromen van de zon helpt hij poollicht te genereren, de atmosfeer van planeten te strippen en elektrische stromen op te wekken die elektriciteitsnetten kunnen overbelasten en de communicatie op aarde kunnen beïnvloeden. Het begrijpen van de invloed van zonnewind begint met het begrijpen van de oorsprong ervan bij de zon. De WISPR-beelden geven wetenschappers een beter beeld van wat er gebeurt met de zonnewind kort nadat deze wordt losgelaten uit de corona. De beelden laten de belangrijke grens zien waar de richting van het magnetische veld van de zon verandert van noordwaarts naar zuidwaarts, de heliosferische stroomplaat. Ook is de botsing van meerdere coronale massa-ejecties, of CME's - grote uitbarstingen van geladen deeltjes die een belangrijke oorzaak zijn van ruimteweer - voor het eerst in hoge resolutie vastgelegd. “Op deze beelden zien we dat de CME's zich op elkaar stapelen”, zegt Angelos Vourlidas, de WISPR-instrumentwetenschapper van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, dat het ruimtevaartuig in Laurel, Maryland heeft ontworpen, gebouwd en bedient. “We gebruiken dit om uit te zoeken hoe de CME's samensmelten, wat belangrijk kan zijn voor het ruimteweer.”
Wanneer CME's botsen, kan hun baan veranderen, waardoor het moeilijker te voorspellen is waar ze terecht zullen komen. Hun samensmelting kan ook geladen deeltjes versnellen en magnetische velden vermengen, waardoor de effecten van CME's potentieel gevaarlijker zijn voor astronauten en satellieten in de ruimte en technologie op de grond. Parker Solar Probe's close-up helpt wetenschappers om zich beter voor te bereiden op dergelijke ruimteweereffecten op aarde en daarbuiten.
Inzoomen op de oorsprong van de zonnewind
De zonnewind werd voor het eerst getheoretiseerd door de vooraanstaande heliofysicus Eugene Parker in 1958. Zijn theorieën over de zonnewind, die destijds op kritiek stuitten, brachten een revolutie teweeg in de manier waarop we naar ons zonnestelsel kijken. Voorafgaand aan de lancering van Parker Solar Probe in 2018, leidden NASA en haar internationale partners missies zoals Mariner 2, Helios, Ulysses, Wind en ACE die wetenschappers hielpen de oorsprong van de zonnewind te begrijpen - maar van een afstand. Parker Solar Probe, vernoemd naar de overleden wetenschapper, vult de gaten in ons begrip veel dichter bij de zon.
Op aarde is de zonnewind meestal een constant briesje, maar Parker Solar Probe ontdekte dat dit bij de zon allesbehalve het geval is. Toen het ruimteschip zich op minder dan 14,7 miljoen kilometer van de zon bevond, stuitte het op zigzaggende magnetische velden - een kenmerk dat bekend staat als switchbacks. Met behulp van de gegevens van Parker Solar Probe ontdekten wetenschappers dat deze switchbacks, die in klonters voorkomen, vaker voorkomen dan verwacht. Toen Parker Solar Probe in 2021 voor het eerst de corona binnentrok, op zo'n 8 miljoen kilometer van het oppervlak van de zon, viel het op dat de grens van de corona ongelijk en complexer was dan eerder gedacht.
Toen de sonde nog dichterbij kwam, hielp Parker Solar Probe wetenschappers om de oorsprong te achterhalen van switchbacks op plekken op het zichtbare oppervlak van de zon waar magnetische trechters worden gevormd. In 2024 kondigden wetenschappers aan dat de snelle zonnewind - een van de twee hoofdklassen van de zonnewind - deels wordt aangedreven door deze switchbacks, waarmee ze een 50 jaar oud mysterie nog groter maakten.
Maar om de langzame zonnewind te begrijpen, die zich verplaatst met een snelheid van slechts 220 mijl per seconde, de helft van de snelheid van de snelle zonnewind, is een nadere beschouwing nodig. “De grote onbekende is: hoe wordt de zonnewind opgewekt en hoe slaagt hij erin om aan de enorme zwaartekracht van de zon te ontsnappen?”, zegt Nour Rawafi, de projectwetenschapper voor Parker Solar Probe aan het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. “Het begrijpen van deze continue stroom van deeltjes, in het bijzonder de langzame zonnewind, is een grote uitdaging, vooral gezien de diversiteit in de eigenschappen van deze stromen - maar met Parker Solar Probe zijn we dichter dan ooit bij het blootleggen van hun oorsprong en hoe ze evolueren.”
Inzicht in langzame zonnewind
De langzame zonnewind, die twee keer zo dicht en variabeler is dan de snelle zonnewind, is belangrijk om te bestuderen omdat de wisselwerking met de snelle zonnewind kan leiden tot matig sterke zonnestormen op aarde die soms kunnen wedijveren met CMEs. Vóór Parker Solar Probe suggereerden verre waarnemingen dat er eigenlijk twee soorten langzame zonnewind zijn, die zich onderscheiden door de oriëntatie of variabiliteit van hun magnetische velden. Het ene type langzame zonnewind, Alfvénic genaamd, heeft kleinschalige switchbacks. Het tweede type, niet-Alfvénic genoemd, vertoont deze variaties in zijn magnetische veld niet.
Toen Parker Solar Probe dichter bij de zon kwam, bevestigde hij dat er inderdaad twee typen zijn. Zijn close-up beelden helpen wetenschappers ook bij het onderscheiden van de oorsprong van de twee typen, die volgens wetenschappers uniek zijn. De niet-Alfvénische wind kan afkomstig zijn van kenmerken die helmstreamers worden genoemd - grote lussen die actieve gebieden verbinden waar sommige deeltjes voldoende kunnen opwarmen om te ontsnappen - terwijl de Alfvénische wind afkomstig kan zijn van coronale gaten, of donkere, koele gebieden in de corona.
In zijn huidige baan, waarin het ruimtevaartuig zich op slechts 3,8 miljoen mijl van de zon bevindt, zal Parker Solar Probe aanvullende gegevens blijven verzamelen tijdens zijn komende passages door de corona om wetenschappers te helpen de oorsprong van de trage zonnewind te bevestigen. De volgende passage is op 15 september 2025. “We hebben nog geen definitieve consensus, maar we hebben een heleboel nieuwe intrigerende gegevens,” zei Adam Szabo, Parker Solar Probe missiewetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.
Bron: NASA
