Keine andere Raumsonde war bisher in der Lage, Bilder von der Sonnenoberfläche aus einer derart geringen Entfernung aufzunehmen. Die ersten Aufnahmen zeigen Miniatur-Sonneneruptionen auf der Oberfläche unseres Zentralgestirns.
Die am 10. Februar 2020 gestartete Mission Solar Orbiter ist mit zehn Instrumenten ausgerüstet, die die Sonne und ihre Umgebung abbilden sowie den Sonnenwind in der Umgebung der Raumsonde messen. Eines der Instrumente ist das Röntgenteleskop STIX, entwickelt an der Hochschule für Technik FHNW. Durch die Messungen 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.
«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».
Die Sonne ist mit sogenannten Lagerfeuer» (Pfeil) übersät. Unten Links die Grösse der Erde im Vergleich (Quelle: ESA).
Nahaufnahmen der Sonne offenbaren neue Phänomene
Die in den ersten Bildsequenzen beobachteten «Lagerfeuer» wurden mit dem Extreme Ultraviolet Imager (EUI) nahe dem ersten Perihel, dem sonnennächsten Punkt auf der elliptischen Umlaufbahn von Solar Orbiter, aufgenommen. 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.
Die Geheimnisse der Sonne entschlüsseln
«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), Frankreich, 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 hat. 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.
Bilder von STIX noch nicht veröffentlicht
Das Röntgenteleskop STIX, entwickelt an der Hochschule für Technik FHNW, konnte am 7. Juni 2020 eine Sonneneruption beobachten. Obwohl die Eruption schwach war, war sie immer noch gross genug, um fast alle Aspekte der STIX-Funktionalität zu testen. STIX verwendet ein indirektes Abbildungssystem, das eine «Rekonstruktion» eines Bildes aus den gemessenen Daten erlaubt. Da der initiale Aufwand für den Rekonstruktionsprozess sehr gross ist, wird das Team zu einem späteren Zeitpunkt ein Bild präsentieren.
Erst der Anfang der Reise
«Wir freuen uns alle sehr über diese ersten Aufnahmen – aber sie sind erst der Anfang», fügt Daniel 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.»
