SOLAR ORBITER
Erste Nahaufnahmen von der Sonne
Redaktion / Pressemitteilung der ESA
astronews.com
16. Juli 2020

Die europäische Weltraumagentur ESA hat heute die ersten Aufnahmen ihrer Sonnensonde Solar Orbiter vorgestellt. Obwohl die verschiedenen Instrumente an Bord noch gar nicht im Regelbetrieb arbeiten, ist das Solar-Orbiter-Team von den Daten begeistert. So sind bereits neue Phänomene auf der Sonne zu erkennen, die eventuell helfen könnten, das Rätsel um die heiße Sonnenkorona zu lösen.

Ein Detailblick auf die Sonne am 30. Mai 2020 mit dem Extreme Ultraviolet Imager (EUI) von Solar Orbiter. Zu sehen sind zahlreiche "Mini-Flares", die den Spitznamen "Lagerfeuer" bekommen haben. Bild: Solar Orbiter/EUI Team/ESA & NASA; CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL  [Großansicht]

Laut den verantwortlichen Wissenschaftlern deutet die Beobachtung von Phänomenen, die vor der Mission nicht im Detail beobachtet werden konnten, auf das enorme Potenzial von Solar Orbiter hin, der gerade erst seine frühe Phase der technischen Inbetriebnahme erfolgreich abgeschlossen hat. "Obwohl dies nur die ersten Bilder sind, können wir bereits interessante neue Phänomene sehen", erklärt Daniel Müller, ESA-Projektwissenschaftler für Solar Orbiter. "Wir hatten nicht mit so großartigen Ergebnissen gleich zu Beginn gerechnet. Wir können auch sehen, wie sich unsere zehn wissenschaftlichen Instrumente ergänzen und ein ganzheitliches Bild von der Sonne und ihrer Umgebung liefern."

Die am 10. Februar 2020 gestartete Mission ist mit sechs Fernerkundungsinstrumenten bzw. Teleskopen, die die Sonne und ihre Umgebung abbilden, sowie mit vier sogenannten In-situ-Instrumenten ausgestattet, die den Sonnenwind in der Umgebung der Raumsonde messen. Durch den Vergleich der Daten aus beiden Instrumentengruppen erhoffen sich die Wissenschaftler Einblicke in die Entstehung des Sonnenwindes, des stetigen Stroms geladener Teilchen, der von der Sonne ausgeht und das gesamte Sonnensystem beeinflusst. Einzigartig an der Solar Orbiter-Mission ist, dass bisher keine andere Raumsonde in der Lage war, Bilder von der Sonnenoberfläche aus einer derart geringen Entfernung aufzunehmen.

Mit dem Extreme Ultraviolet Imager (EUI) wurden etwa nahe dem ersten Perihel, dem sonnennächsten Punkt auf der elliptischen Umlaufbahn von Solar Orbiter, kleine Ausbrüche beobachtet, die die Forschenden "Lagerfeuer" getauft haben. Zu diesem Zeitpunkt war die Raumsonde nur 77 Millionen Kilometer von unserem Zentralgestirn entfernt, das entspricht etwa der Hälfte der Entfernung zwischen Erde und Sonne. "Die 'Lagerfeuer' sind die kleinen Geschwister der Sonneneruptionen, oder Flares, die wir von Satelliten nahe der Erde aus beobachten können, nur millionen- oder milliardenfach kleiner", so David Berghmans vom Königlichen Observatorium von Belgien (ROB), leitender Wissenschaftler des EUI-Instruments, das hochaufgelöste Bilder der heißen Sonnenatmosphäre, der so genannten Sonnenkorona, aufnimmt. "Die Sonne mag auf den ersten Blick ruhig erscheinen, wenn man jedoch genauer hinsieht, erkennen wir überall diese Miniatur-Flares."

Die Wissenschaftler wissen noch nicht, ob es sich bei den "Lagerfeuern" nur um winzige Versionen von großen Flares handelt oder ob sie von anderen Mechanismen angetrieben werden. Es gibt jedoch bereits Theorien, dass diese Miniatur-Flares zu einem der geheimnisvollsten Phänomene auf der Sonne, der koronalen Aufheizung, beitragen könnten.

"Diese 'Lagerfeuer' sind für sich genommen völlig unbedeutend, aber wenn man ihre Gesamtwirkung auf der Sonne betrachtet, könnten sie den Hauptbeitrag zur Heizung der Sonnenkorona leisten", meint Frédéric Auchère vom Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS)in Frankreich, der Co-Principal Investigator des EUI. Die Sonnenkorona ist die heiße, äußere Schicht der Sonnenatmosphäre, die sich über Millionen von Kilometern in den Weltraum erstreckt. Ihre Temperatur beträgt mehr als eine Million Grad Celsius und ist damit um ein Vielfaches heißer als die Oberfläche der Sonne, die nur "kühle" 5500 °C misst.

Nach jahrzehntelangen Untersuchungen sind die physikalischen Mechanismen, die die Korona aufheizen, immer noch nicht vollständig bekannt, aber sie zu identifizieren gilt als der "heilige Gral" der Sonnenphysik. "Es ist noch zu früh für definitive Aussagen, aber wir hoffen, dass wir durch die Verbindung dieser Beobachtungen mit Messungen unserer anderen Instrumente, die den Sonnenwind erkunden, wenn er die Raumsonde passiert, einige dieser Rätsel lösen können", so Yannis Zouganelis, stellvertretender ESA-Projektwissenschaftler für Solar Orbiter.

Das Doppelteleskop PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) ist ein weiteres Instrument an Bord von Solar Orbiter. Es führt hochauflösende Messungen der Magnetfeldlinien auf der Oberfläche der Sonne durch. Es soll aktive Regionen auf der Sonne beobachten, also Gebiete mit besonders starken Magnetfeldern, die Sonneneruptionen verursachen können.

Bei Sonneneruptionen stößt die Sonne große Mengen energiegeladener Teilchen aus, die den Sonnenwind verstärken, der ständig von der Sonne ausgesandt wird. Bei einer Interaktion zwischen diesen Teilchen und dem Magnetfeld der Erde kann es zu Magnetstürmen kommen, die Strom- und Telekommunikationsnetze auf der Erde massiv stören können. "Im Moment befinden wir uns in dem Teil des elfjährigen Sonnenzyklus, in dem die Sonne sehr ruhig ist", erklärt Sami Solanki, Direktor des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen und leitender Wissenschaftler des PHI. "Doch da Solar Orbiter in einem anderen Winkel zur Sonne steht als die Erde, konnten wir bereits jetzt eine aktive Region sehen, die von der Erde aus nicht beobachtet werden konnte. Das ist ein Novum. Es ist uns noch nie zuvor gelungen, das Magnetfeld auf der Rückseite der Sonne zu messen."

Die Magnetogramme, die zeigen, wie die Stärke des solaren Magnetfeldes über die Sonnenoberfläche hinweg variiert, könnten dann mit den Messungen der In-situ-Instrumente verglichen werden. "Das PHI-Instrument misst das Magnetfeld auf der Oberfläche. Wir sehen Strukturen in der Korona der Sonne mithilfe des EUI, aber wir versuchen auch, auf die Magnetfeldlinien zu schließen, die in den interplanetaren Raum hinausgehen, wo sich Solar Orbiter befindet", sagt Jose Carlos del Toro Iniesta vom spanischen Instituto de Astrofísica de Andalucía, der Co-Principal Investigator des PHI.

Die vier In-situ-Instrumente auf Solar Orbiter charakterisieren dann die Magnetfeldlinien und den Sonnenwind, wenn er an der Raumsonde vorbeiströmt. Christopher Owen vom Mullard Space Science Laboratory des University College London, der leitende Wissenschaftler des Solar Wind Plasma Analyser (SWA), ergänzt: "Anhand dieser Informationen können wir abschätzen, wo auf der Sonne ein bestimmter Teil des Sonnenwindes emittiert wurde, und dann das gesamte Instrumentarium der Mission nutzen, um die in den verschiedenen Regionen auf der Sonne ablaufenden physikalischen Prozesse, die zur Entstehung von Sonnenwind führen, aufzudecken und zu verstehen."

„Wir freuen uns alle sehr über diese ersten Aufnahmen – aber sie sind erst der Anfang", fügt Müller hinzu. "Solar Orbiter befindet sich auf einer großen Reise durch das innere Sonnensystem und wird der Sonne in weniger als zwei Jahren noch sehr viel näher kommen. Sein kleinster Sonnenabstand wird 42 Millionen Kilometer betragen, was nur gut einem Viertel der Entfernung zwischen Sonne und Erde entspricht."

"Die ersten Daten zeigen bereits die Stärke einer erfolgreichen Zusammenarbeit zwischen den Raumfahrtbehörden und den Nutzen eines vielfältigen Datensatzes bei der Entschlüsselung der Geheimnisse der Sonne", meint Holly Gilbert, Direktorin der Abteilung Heliophysik am NASA Goddard Space Flight Center und NASA-Projektwissenschaftlerin für Solar Orbiter.