Nærbilleder af solen

Kun få måneder efter lanceringen, ESA's Solar Orbiter har taget billeder af solen fra en tidligere uopnåelig afstand. Blandt andet, disse billeder afslører strukturer i solens atmosfære, der muligvis kan fortolkes som såkaldte nanoflares, meget små udbrud af stråling. Billederne fra de seks fjernmålingsinstrumenter offentliggjort i dag er taget i dagene før og efter den 15. juni, da rumfartøjet nåede det punkt, der var tættest på solen på sin nuværende bane. Kun 77 millioner kilometer adskilte sonden fra vores stjerne. Selvom denne tidlige missionsfase primært er rettet mod at idriftsætte instrumenterne, dataene giver allerede et imponerende bevis på Solar Orbiters enestående omfattende syn på solen – fra magnetfelterne ved overfladen til partiklerne, der strømmer ud i rummet. Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) i Tyskland er en vigtig partner i missionen og er væsentligt involveret i fire af instrumenterne.

Et af disse instrumenter er Extreme Ultraviolet Imager (EUI), hvortil MPS har bidraget med et af tre teleskoper. Instrumentet ser ind i forskellige lag af koronaen, det varme, solens ydre atmosfære, som primært udsender ultraviolet lys. Da ultraviolet lys i vid udstrækning absorberes i jordens atmosfære, den er ikke tilgængelig selv for de kraftigste og største solteleskoper på Jorden. Derfor, EUI tilbyder allerede det skarpeste billede af denne solregion.

I det særligt kortbølgede ultraviolette lys, EUI billeder viser små, lyspunkter, knapt mere end 700 kilometer i diameter. Forskere mener, at det er muligt, at disse er såkaldte nanoflares, meget mindre versioner af vores stjernes enorme strålingsudbrud, som strækker sig langt ud i rummet og kan have indflydelse selv på Jorden. "På billeder taget af andre rumsonder har vi set de større af disse nanoflares før", MPS videnskabsmand Dr. Udo Schühle, EUI co-principal investigator, forklarer. Imidlertid, videnskabsmænd er nu overrasket over, hvor ofte dette fænomen synes at forekomme. "Tilsyneladende, coronaen er fuld af sådanne små blus, siger Schühle.

Af netop denne grund, nanoflares kunne give en forklaring på de mystiske høje temperaturer i coronaen. Ved en million grader, de er 200 gange højere end dem i fotosfæren nedenfor. For at forstå, hvad der forårsager nanoflammerne, og hvordan de forsyner coronaen med energi, det er nødvendigt at se ind i dybere lag. Spor af de lyse pletter kan også findes på EUI-billeder af den nedre korona. Denne region er afbildet af et af EUI's højopløsningsteleskoper, som blev udviklet og bygget hos MPS.

Men hvordan opstår disse fænomener? Hvilke processer på solens overflade er ansvarlige? Og hvilken rolle spiller vores stjernes magnetfelter? At besvare sådanne spørgsmål er styrken ved Solar Orbiter. Seks billeddannende instrumenter med i alt ti teleskoper ser ind i forskellige lag af solen, fra den synlige overflade, gennem fotosfæren og coronaen, til overgangsområdet mellem solatmosfæren og den indre heliosfære. Yderligere fire instrumenter, de såkaldte in-situ instrumenter, måle solvinden ved rumfartøjets placering. Mere end nogen anden mission før, Solar Orbiter er i stand til at korrelere alle disse regioner og fænomener med hinanden, giver således et unikt omfattende billede af solen som helhed.

Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) udviklet og bygget ved MPS ser ned på solens overflade. "De magnetiske strukturer på solens overflade som afsløret af PHI er drivkraften bag alle processer observeret af Solar Orbiter i de ydre sollag, " siger MPS-direktør Prof. Dr. Sami K. Solanki, PHI hovedefterforsker. Fra styrken og retningen af ​​de magnetiske felter på soloverfladen, forskerne kan beregne, hvordan magnetfelterne fortsætter ind i solens ydre lag. De første beregninger af denne art er allerede tilgængelige og kan hjælpe med at forklare de observerede processer i fotosfæren og koronaen.

PHI-billeder viser også et aktivt område på solens overflade. Sådanne nærliggende områder med modsat magnetisk polarisering er ofte udgangspunktet for solpletter. I modsætning til de fleste solsonder i rummet, der ser på solen fra et sted tæt på Jorden, Solar Orbiter havde allerede på det tidspunkt et helt nyt perspektiv. Omkring 70 grader adskilte sonden fra sigtelinjen mellem solen og Jorden. "Fra Jorden, denne aktive region var ikke synlig, " siger Solanki.

På trods af disse indledende resultater og succeser, de aktuelle billeder er endnu ikke en del af Solar Orbiters videnskabelige målekampagne. For fjernmålingsinstrumenter, dette begynder først i 2022 i meget kortere afstand fra solen. "I de sidste par uger, hovedfokus har været på at teste, hvordan vores instrumenter opfører sig under virkelige rumforhold, " forklarer Dr. Johann Hirzberger, Operationsforsker PHI. Ud over PHI og EUI, de to andre instrumenter med MPS-deltagelse har også bevist deres værd. Spectral Imager of the Coronal Environment (SPICE) og Coronagraph Metis kigger også ind i det varme, solens ydre skal og give yderligere brikker af puslespillet til det samlede billede.

"SPICE scanner koronaen stykke for stykke og nedbryder det opfangede ultraviolette lys i dets individuelle bølgelængder, " forklarer MPS-forsker prof. Dr. Hardi Peter, SPICE co-hovedefterforsker. Dette gør det muligt at drage konklusioner om overfloden af ​​visse elementer i koronaen. Disse undersøgelser, også, vise styrken af ​​Solar Orbiter. In-situ instrumentet Solar Wind Analyzer (SWA) analyserer frekvensen af ​​de samme elementer i solvinden. "Dette gør os i stand til at forstå, hvad der sker med partiklerne på deres vej fra koronaen ud i rummet, " siger Peter.

Coronagraph Metis gør overgangsregionen mellem corona og indre heliosfære synlig. I modsætning til andre koronagrafier i rummet, instrumentet genererer de tilsvarende billeder inden for få minutter og kan dermed også afsløre dynamiske processer. "Vores rumlige opløsning overstiger allerede den for andre koronagrafer i rummet, " siger MPS-forsker Dr. Luca Teriaca, Metis Co-Principal Investigator.

Alle instrumenter er i øjeblikket vidne til en meget stille sol. Først i de næste par år, når vores stjerne har passeret sit nuværende minimum af aktivitet, forventes det at blive mere dynamisk igen. Solar Orbiters fjernmålingsinstrumenter vil derefter begynde deres videnskabelige kampagne - og vil derefter have en unik udsigt over solfyrværkeriet.