De atmosfeer van de zon wordt de corona genoemd. Het bestaat uit een elektrisch geladen gas, bekend als plasma, met een temperatuur van ongeveer een miljoen graden Celsius.
De temperatuur ervan is een blijvend mysterie omdat het oppervlak van de zon slechts ongeveer 6000 graden bedraagt. De corona zou kouder moeten zijn dan het oppervlak, omdat de energie van de zon in de kern van de kernoven komt, en dingen koelen op natuurlijke wijze af naarmate ze verder van een warmtebron verwijderd zijn. De corona is echter ruim 150 keer heter dan het oppervlak.
Er moet een andere methode aan het werk zijn om energie naar het plasma over te brengen, maar welke?
Er wordt al lang vermoed dat turbulentie in de zonneatmosfeer een aanzienlijke opwarming van het plasma in de corona zou kunnen veroorzaken. Maar als het gaat om het onderzoeken van dit fenomeen, lopen zonnefysici tegen een praktisch probleem aan: het is onmogelijk om alle gegevens die ze nodig hebben met één enkel ruimtevaartuig te verzamelen.
Er zijn twee manieren om de zon te onderzoeken: teledetectie en metingen ter plaatse. Bij teledetectie bevindt het ruimtevaartuig zich heel ver weg en gebruikt het camera’s om de zon en zijn atmosfeer op verschillende golflengten waar te nemen. Voor in situ metingen vliegt het ruimtevaartuig door het gebied dat het wil onderzoeken en voert metingen uit aan de deeltjes en magnetische velden in dat deel van de ruimte.
Beide benaderingen hebben hun voordelen. Teledetectie laat grootschalige resultaten zien, maar niet de details van de processen die in het plasma plaatsvinden. Ondertussen leveren in situ metingen zeer specifieke informatie op over kleinschalige processen in het plasma, maar laten ze niet zien hoe dit grote schaal beïnvloedt.
Om een compleet beeld te krijgen zijn twee ruimtevaartuigen nodig. Dit is precies wat zonnefysici momenteel hebben met het door ESA geleide Solar Orbiter-ruimtevaartuig en NASA’s Parker-zonnesonde. Solar Orbiter is ontworpen om zo dicht mogelijk bij de zon te komen en toch teledetectieoperaties uit te voeren, samen met in situ metingen. Parker Solar Probe ziet grotendeels af van teledetectie van de zon om nog dichterbij te kunnen komen voor in situ metingen.
Maar om optimaal te profiteren van de complementaire benaderingen zou Parker Solar Probe zich binnen het gezichtsveld van een van de instrumenten van Solar Orbiter moeten bevinden. Op deze manier kon Solar Orbiter de grootschalige gevolgen vastleggen van wat Parker Solar Probe ter plaatse aan het meten was.
Daniele Telloni, onderzoeker bij het Italiaanse Nationale Instituut voor Astrofysica (INAF) van het Astrophysical Observatory in Turijn, maakt deel uit van het team achter het Metis-instrument van Solar Orbiter. Metis is een coronagraaf die het licht van het zonoppervlak blokkeert en foto’s maakt van de corona. Het is het perfecte instrument voor grootschalige metingen, dus ging Daniele op zoek naar momenten waarop de Parker Solar Probe zich zou uitlijnen.
Hij ontdekte dat de twee ruimtevaartuigen zich op 1 juni 2022 bijna in de juiste orbitale configuratie zouden bevinden. In wezen zou de Solar Orbiter naar de zon gericht zijn en zou de Parker Solar Probe zich net opzij bevinden, verleidelijk dichtbij maar buiten het gezichtsveld van het Metis-instrument.
Terwijl Daniele naar het probleem keek, realiseerde hij zich dat het enige dat nodig was om de Parker Solar Probe in beeld te krijgen een beetje gymnastiek met de Solar Orbiter was: een draai van 45 graden en hem vervolgens iets van de zon af richten.
Maar wanneer elke manoeuvre van een ruimtemissie zorgvuldig van tevoren wordt gepland, en de ruimtevaartuigen zelf zijn ontworpen om alleen in zeer specifieke richtingen te wijzen, vooral wanneer ze worden geconfronteerd met de angstaanjagende hitte van de zon, was het niet duidelijk dat het operatieteam van het ruimtevaartuig een dergelijke manoeuvre zou goedkeuren. afwijking. Maar toen iedereen eenmaal duidelijk was over het potentiële wetenschappelijke voordeel, was de beslissing een duidelijk ‘ja’.
Het rollen en offset richten ging verder; Parker Solar Probe kwam in het gezichtsveld en samen produceerde het ruimtevaartuig de eerste gelijktijdige metingen van de grootschalige configuratie van de zonnecorona en de microfysische eigenschappen van het plasma.
Artistieke impressie van Solar Orbiter en Parker Solar Probe
“Dit werk is het resultaat van de bijdragen van veel mensen”, zegt Daniele, die leiding gaf aan de analyse van de datasets. Ze maakten de eerste gecombineerde observationele en in situ schatting van de coronale opwarmingssnelheid.
“De mogelijkheid om zowel Solar Orbiter als Parker Solar Probe te gebruiken heeft echt een geheel nieuwe dimensie in dit onderzoek geopend”, zegt Gary Zank van de Universiteit van Alabama in Huntsville, VS, en co-auteur van het resulterende artikel.
Door de nieuw gemeten snelheid te vergelijken met theoretische voorspellingen van zonnefysici door de jaren heen, heeft Daniele aangetoond dat zonnefysici vrijwel zeker gelijk hadden toen ze turbulentie identificeerden als een manier om energie over te dragen.
De specifieke manier waarop turbulentie dit doet, is niet anders dan wanneer u in uw ochtendkop koffie roert. Door willekeurige bewegingen van een vloeistof, gasvormig of vloeibaar, te stimuleren, wordt energie naar steeds kleinere schaalniveaus overgebracht, wat culmineert in de transformatie van energie in warmte. In het geval van de zonnecorona is de vloeistof ook gemagnetiseerd, zodat de opgeslagen magnetische energie ook beschikbaar is om in warmte om te zetten.
Deze overdracht van magnetische energie en beweging van grotere naar kleinere schaal is de essentie van turbulentie. Op de kleinste schaal kunnen de fluctuaties uiteindelijk interageren met individuele deeltjes, meestal protonen, en deze verwarmen.
Er is meer werk nodig voordat we kunnen zeggen dat het probleem van de zonnewarmte is opgelost, maar dankzij het werk van Daniele hebben zonnefysici nu hun eerste meting van dit proces gedaan.
“Dit is een wetenschappelijke nieuwigheid. Dit werk vertegenwoordigt een belangrijke stap voorwaarts in het oplossen van het probleem van coronale opwarming”, zegt Daniel Müller, projectwetenschapper.
Fontein: Europese Ruimtevaartorganisatie
!function(f,b,e,v,n,t,s){if(f.fbq)return;n=f.fbq=function(){n.callMethod?
n.callMethod.apply(n,argumenten):n.queue.push(argumenten)};if(!f._fbq)f._fbq=n;
n.push=n;n.loaded=!0;n.version=’2.0′;n.queue=[];t=b.createElement(e);t.async=!0;
t.src=v;s=b.getElementsByTagName(e)[0];s.parentNode.insertBefore(t,s)}(venster,
document,’script’,’https://connect.facebook.net/en_US/fbevents.js’);
fbq(‘init’, ‘1254095111342376’);
fbq(‘track’, ‘Paginaweergave’);
