Eine bahnbrechende neue Messung der Raumsonde Solar Orbiter und der Sonde Parker Solar bringt Wissenschaftler der Lösung eines seit langem bestehenden Rätsels um die Sonne näher als je zuvor. Seltsamerweise ist die Atmosphäre unseres Heimatsterns oder der Korona unglaublich heißer als die Sonnenoberfläche, obwohl sie weiter von der offensichtlichen Sonnenwärmequelle entfernt ist – und es ist ein Rätsel, das Physiker seit etwa 65 Jahren beschäftigt.
Die Zusammenarbeit zwischen diesen beiden Instrumenten wurde möglich, als der von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) betriebene Solar Orbiter Weltraumgymnastik durchführte. Diese Manöver ermöglichten es der Raumsonde, gleichzeitig die Sonne und die Parker Solar Probe der NASA zu beobachten. Letztendlich ermöglichte dies gleichzeitige Sonnenbeobachtungen zwischen beiden, was zusammengenommen darauf hinwies, dass die Turbulenzen die Sonnenkorona wahrscheinlich auf unglaubliche Temperaturen erhitzen.
„Die Möglichkeit, sowohl Solar Orbiter als auch Parker Solar Probe zu verwenden, hat dieser Forschung wirklich eine völlig neue Dimension eröffnet“, sagte Gary Zank, Co-Autor einer Studie zu den Ergebnissen und Forscher an der University of Alabama in Huntsville. sagte in einer Erklärung.
Dieses Team konnte endlich das sogenannte „Rätsel der koronalen Erwärmung“ lösen, das sich um diese Wärmelücke zwischen der Korona, die aus einem dampfförmigen, nebulösen elektrisch geladenen Gas namens Plasma besteht, und der Sonnenoberfläche oder Photosphäre dreht.
Verwandt: Wissenschaftler könnten endlich herausfinden, warum die äußere Atmosphäre der Sonne so schrecklich heiß ist
Was ist das Geheimnis der Herzkranzgefäßerwärmung?
Die Korona kann Temperaturen von bis zu 1,8 Millionen Grad Fahrenheit (1.000.000 Grad Celsius) erreichen, während 1.000 Meilen unterhalb der Photosphäre nur Temperaturen von etwa 10.800 Grad Fahrenheit (6.000 Grad Celsius) erreicht werden.
Dies ist eine beunruhigende Tatsache, da der Großteil der Sonnenwärme aus dem Kern der Sonne stammt, wo die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium stattfindet. Es ist, als wäre die Luft etwa 30 cm über einem Lagerfeuer heißer als die Luft einen Zentimeter von den Flammen entfernt.
Der Wärmespalt bedeutet auch, dass es einen weiteren Heizmechanismus geben muss, der direkt auf die Krone wirkt. Bisher war dieser Mechanismus den Wissenschaftlern nicht bekannt, aber Turbulenzen in der Sonnenatmosphäre, die das koronale Plasma erheblich erhitzen, galten lange Zeit als plausible Erklärung. Allerdings war es unmöglich, diese Hypothese mit Daten einer einzelnen Raumsonde zu untersuchen.
Satelliten können die Sonne auf zwei Arten untersuchen: Sie können näher herankommen und In-situ-Messungen durchführen, wie es die Parker Solar Probe der NASA tut, oder sie können weiter entfernte Untersuchungen durchführen, wie der Solar Orbiter. Der Solar Orbiter untersucht die Korona etwa 26 Millionen Meilen (42 Millionen Kilometer) von der Sonne entfernt, während die Parker Solar Probe dem sengenden Plasma der Sonne trotzt, während es etwa 4 Millionen Meilen (6,4 Millionen Kilometer) an der Sonnenoberfläche vorbeifliegt. .
Es gibt jedoch einen Kompromiss zwischen den beiden Ansätzen.
Die Fernerkundung kann große Details der Sonne erkennen, leidet jedoch bei der Beobachtung der im koronalen Plasma wirkenden Physik. Andererseits können In-situ-Beobachtungen dieses Plasma detaillierter messen, neigen jedoch dazu, das umfassendere Sonnenbild zu übersehen.
Das bedeutet, dass uns die Kombination groß angelegter Messungen von Ereignissen auf der Sonne vom Solar Orbiter mit detaillierten Beobachtungen desselben Phänomens durch die Parker Solar Probe ein vollständiges Bild der Sonne mit allen komplizierten Details liefern könnte – das Beste davon sie zwei Welten.
Allerdings ist es nicht so einfach, wie es scheint. Um diese Zusammenarbeit zu erleichtern, sollte sich die Parker Solar Probe im Sichtfeld eines der Instrumente von Solar Orbiter befinden, während die beiden die Sonne von ihren relativen Positionen aus beobachten.
Wie es Wissenschaftlern gelang, das „Beste aus beiden Welten“ zu finden, um möglicherweise ein Sonnenrätsel zu lösen
Ein Team von Astronomen, darunter Daniele Telloni, ein Forscher am italienischen Nationalen Institut für Astrophysik (INAF), entdeckte, dass die beiden Sonnenobservatorien am 1. Juni 2022 nahe an der gewünschten Orbitalkonfiguration sein würden, um sich an einem solchen Team zu beteiligen.
Während Solar Orbiter auf die Sonne blicken würde, würde sich die Parker Solar Probe etwas abseits befinden, etwas außerhalb der Sichtweite des Metis-Instruments der ESA-Raumsonde – einem Gerät namens „Coronagraph“, das das Sonnenlicht blockiert. Photosphäre zur Abbildung der Korona und ist ideal für großräumige Fernbeobachtungen.
Ähnliche Beiträge:
— Ein atemberaubender Sonnentornado schwingt über der hellen Sonne durch den Weltraum
— Was ist Indiens Solarmission Aditya-L1?
— Neptuns Wolken sind verschwunden und die Sonne könnte die Ursache sein
Um die beiden Raumsonden perfekt auszurichten und der Parker Solar Probe die Sicht auf Métis zu ermöglichen, drehte sich der Solar Orbiter um 45 Grad und wurde dann leicht von der Sonne weg ausgerichtet.
Die bei diesem gut geplanten Manöver gesammelten Daten, die vom Betriebsteam der Raumsonde genehmigt wurden, zahlten sich aus und enthüllten Turbulenzen, die tatsächlich Energie auf die von Sonnenphysikern theoretisch vorhergesagte Weise übertragen könnten. Sie würden eine Koronarerwärmung verursachen.
Die Turbulenzen verursachen eine koronale Erwärmung, ähnlich wie beim Kaffeekochen hier auf der Erde. Durch zufällige Bewegungen in einer Flüssigkeit oder einem Gas – Kaffee und Plasma – wird Energie auf kleinere Maßstäbe übertragen und dadurch in Wärme umgewandelt. Bei der Korona wird das Plasma magnetisiert, sodass die gespeicherte magnetische Energie auch in Wärme umgewandelt werden kann.
Die Übertragung magnetischer und Bewegungs- oder kinetischer Energie von größeren auf kleinere Maßstäbe ist die Essenz dieser Turbulenzen und ermöglicht auf kleineren Maßstäben, dass Fluktuationen mit einzelnen Teilchen, hauptsächlich positiv geladenen Protonen, interagieren, indem sie diese erhitzen.
Dies bedeutet jedoch nicht, dass das Mysterium der Herzkranzgefäßerwärmung „ein abgeschlossener Fall“ ist. Solarwissenschaftler müssen den durch diese Ergebnisse und die Zusammenarbeit zwischen der Parker Solar Probe und dem Solar Orbiter vorgeschlagenen Mechanismus noch bestätigen.
„Dies ist eine wissenschaftliche Premiere. Diese Arbeit stellt einen bedeutenden Fortschritt bei der Lösung des Problems der koronalen Erwärmung dar“, sagte Daniel Müller, Projektwissenschaftler bei Solar Orbiter.
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am Donnerstag, 14. September, in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.