Op 5 september 2022 vloog NASA's Parker Solar Probe sierlijk door één van de krachtigste coronale massa-ejecties (CME's) ooit geregistreerd, niet alleen een indrukwekkend staaltje techniek, maar ook een enorme zegen voor de wetenschappelijke gemeenschap. Parkers reis door de CME helpt bij het bewijzen van een 20 jaar oude theorie over de interactie van CME's met interplanetair stof, met gevolgen voor voorspellingen van ruimteweer.
In een artikel uit 2003 werd de theorie geformuleerd dat CME's een wisselwerking kunnen hebben met interplanetair stof in een baan rond onze ster en het stof zelfs mee naar buiten kunnen nemen. CME's zijn immense uitbarstingen uit de buitenste atmosfeer van de zon, of corona, die bijdragen aan het ruimteweer, dat satellieten in gevaar kan brengen, communicatie- en navigatietechnologieën kan verstoren en zelfs de elektriciteitsnetten op aarde kan uitschakelen. Door meer te weten te komen over de wisselwerking tussen deze gebeurtenissen en interplanetair stof, kunnen wetenschappers beter voorspellen hoe snel CME's van de zon naar de aarde kunnen reizen en wanneer de aarde erdoor getroffen kan worden. Parker heeft dit fenomeen nu voor het eerst waargenomen.
"Deze interacties tussen CME's en stof werden twee decennia geleden al getheoretiseerd, maar waren nog niet waargenomen totdat Parker Solar Probe een CME zag werken als een stofzuiger die het stof uit zijn weg ruimde," zei Guillermo Stenborg, een astrofysicus aan het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, en hoofdauteur van het artikel. APL heeft het ruimtevaartuig gebouwd en beheert het. Dit stof bestaat uit minuscule deeltjes van asteroïden, kometen en zelfs planeten en is overal in het zonnestelsel aanwezig. Een soort vage gloed die zodiakaal licht wordt genoemd en soms zichtbaar is voor zonsopgang of na zonsondergang, is één verschijningsvorm van de interplanetaire stofwolk.
De CME verplaatste het stof tot op ongeveer 6 miljoen kilometer van de zon, ongeveer een zesde van de afstand tussen de zon en Mercurius, maar het werd vrijwel onmiddellijk aangevuld door het interplanetaire stof dat door het zonnestelsel zweefde. In-situ waarnemingen van Parker waren cruciaal voor deze ontdekking, omdat het karakteriseren van stofdynamica in het kielzog van CME's een uitdaging is vanaf een afstand. Volgens de onderzoekers kunnen Parker's waarnemingen ook inzicht geven in gerelateerde verschijnselen lager in de corona, zoals coronale dimmen veroorzaakt door gebieden in de corona met een lage dichtheid die vaak verschijnen nadat CME's zijn uitgebarsten.
Wetenschappers namen de interactie tussen de CME en stof waar als verminderde helderheid in beelden van Parker's Wide-field Imager for Solar Probe (WISPR) camera. Dit komt doordat interplanetair stof licht reflecteert, waardoor de helderheid wordt versterkt waar het stof aanwezig is.
De WISPR-camera (Wide Field Imagery for Solar Probe) van Parker Solar Probe observeert
wanneer het ruimteschip op 5 september 2022 een enorme coronale massa-ejectie passeert.
Om dit verschijnsel van verminderde helderheid te lokaliseren, moest het team de gemiddelde achtergrondhelderheid van WISPR-beelden over verschillende vergelijkbare banen berekenen, waarbij normale helderheidsvariaties die optreden door zonnestreamers en andere veranderingen in de zonnecorona werden uitgefilterd. "Parker heeft vier keer op dezelfde afstand rond de zon gedraaid, waardoor we de gegevens van de ene pas goed kunnen vergelijken met die van de volgende," aldus Stenborg. "Door helderheidsvariaties als gevolg van coronale verschuivingen en andere verschijnselen te verwijderen, konden we de variaties als gevolg van stofdepletie isoleren."
Omdat wetenschappers dit effect alleen hebben waargenomen in verband met de 5 september-gebeurtenis, denken Stenborg en het team dat stofdepletie alleen optreedt bij de krachtigste CMEs. Niettemin kan het bestuderen van de fysica achter deze interactie implicaties hebben voor de voorspelling van ruimteweer. Wetenschappers beginnen nu pas te begrijpen dat interplanetair stof de vorm en snelheid van een CME beïnvloedt. Maar er zijn meer studies nodig om deze interacties beter te begrijpen.
Parker heeft zijn zesde Venus-flyby voltooid en gebruikt de zwaartekracht van de planeet om zichzelf nog dichter bij de zon te brengen voor zijn volgende vijf naderingen. Dit gebeurt op het moment dat de zon zelf het maximum van de zon nadert, de periode in de 11-jarige cyclus van de zon waarin zonnevlekken en zonneactiviteit het talrijkst zijn. Naarmate de zonneactiviteit toeneemt, hopen wetenschappers meer van deze zeldzame verschijnselen te kunnen zien en te onderzoeken hoe ze onze aarde en het interplanetaire medium kunnen beïnvloeden.
Parker Solar Probe is ontwikkeld als onderdeel van NASA's Living With a Star-programma om aspecten van het zon-aarde-systeem te onderzoeken die direct van invloed zijn op het leven en de samenleving. Het Living With a Star programma wordt beheerd door het Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, voor het Science Mission Directorate van NASA in Washington. APL heeft het ruimtevaartuig ontworpen, gebouwd en exploiteert het en beheert de missie voor NASA.
Bron: Ashley Hume (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory)
