Meilenstein! NASA-Sonde berührt erstmals die Sonne

Laut den neuesten Nachrichten aus ausländischen Medien gab Thomas Zurbuchen, stellvertretender Leiter des Science Mission Directorate der National Aeronautics and Space Administration (NASA), auf der Herbsttagung 2021 der American Geophysical Union am 14. April bekannt, dass die Parker Solar Probe, drei Jahre nach ihrem Start, am 28. April dieses Jahres um 9:33 Uhr Eastern Time die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre (Korona) erreicht habe und dort fünf Stunden verharrte. Damit sei sie die erste Raumsonde gewesen, die „die Sonne berührt“ habe. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden auch in der amerikanischen Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

Künstlerische Darstellung der Parker Solar Probe bei ihrer Annäherung an die Sonne. Bildquelle: Physikerorganisationsnetzwerk

Die Mission wird vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in den Vereinigten Staaten geleitet. Forscher sagten, dass die Parker Solar Probe bei ihrer achten Annäherung an die Sonne im April die Korona durchquert habe. Sie brauchten Monate, um die Daten wiederherzustellen, und dann noch einige Monate, um sie zu bestätigen. Laut NASA handelt es sich hierbei um einen Meilenstein in der Sonnenforschung, der den Menschen nicht nur ein tieferes Verständnis der Entwicklung der Sonne und ihrer Auswirkungen auf das Sonnensystem ermöglicht, sondern ihnen auch hilft, mehr über andere Sterne im Universum zu erfahren.

Im Jahr 2018 startete die NASA die Parker Solar Probe mit dem ultimativen Ziel, die Sonnenkorona zu erreichen und den ersten engen „Kontakt“ der Menschheit mit diesem Stern herzustellen.

Der äußere Rand der Sonne beginnt an der kritischen Alfvén-Oberfläche, dem Punkt, unterhalb dessen die Schwerkraft und die magnetischen Kräfte der Sonne den Sonnenwind direkt steuern. Im April dieses Jahres blieb Parker fünf Stunden lang unterhalb der kritischen Oberfläche von Alfvén und kam dabei in direkten Kontakt mit dem Plasma der Sonne. Unter dieser Oberfläche sind Druck und Energie des Magnetfelds der Sonne stärker als Druck und Energie der Partikel.

Die Sonde machte die ersten direkten Beobachtungen von Material in der Sonnenatmosphäre und lieferte so Erkenntnisse über die Sonne.

Die Parker Solar Probe erreicht die äußere Atmosphäre der Sonne (Korona). Bildquelle: CNN-Website

Die Korona der Sonne ist viel heißer als ihre eigentliche Oberfläche. Die Höchsttemperatur der Korona beträgt 1 Million Kelvin (1,8 Millionen Grad Fahrenheit), während die Temperatur der Oberfläche etwa 6.000 Kelvin (10.340 Grad Fahrenheit) beträgt.

Parkers zahlreiche Ein- und Austritte in die Korona haben den Forschern geholfen zu verstehen, dass die kritische Alfvén-Oberfläche kein glatter Kreis ist, der die Sonne umgibt, sondern gezackt und uneben ist, mit Gipfeln und Tälern. Viele Wissenschaftler glauben, dass in diesem Bereich die Umkehrung des Magnetfelds der Sonne stattfindet. Wenn Parker hier ankommt, wird er etwa 8 Millionen Meilen (ungefähr 13 Millionen Kilometer) vom Zentrum der Sonne entfernt sein.

Den Forschern fiel auf, dass die kritische Alfvén-Oberfläche viel weniger konkav als konvex war. Dieser Befund könnte bedeuten, dass es innerhalb der Korona nicht zu Umkehrungen des solaren Magnetfelds kommt. Alternativ könnte die magnetische Rekonnexionsrate in der unteren Atmosphäre der Sonne weniger Umkehrungen verursachen.

Während seines Vorbeiflugs an der Sonnenkorona passierte Parker eine Region, die als pseudokoronaler Streamer bekannt ist. Dabei handelt es sich um eine große magnetische Struktur, die sich auf der Sonnenoberfläche ausbeult und während einer Sonnenfinsternis von der Erde aus gesehen werden kann, als er etwa 10,46 Millionen Kilometer von der Sonnenoberfläche entfernt vorbeiflog. Die Daten zeigen, dass die größten und am weitesten entfernten Schwankungen in der kritischen Alfvén-Oberfläche durch pseudokoronale Streamer verursacht werden. Es ist noch nicht klar, warum pseudokoronale Streamer die kritische Alfvén-Oberfläche von der Sonne wegdrücken.

Künstlerische Darstellung der Parker Solar Probe bei ihrer Annäherung an die Sonne. Bildquelle: NASA

Wissenschaftler haben außerdem beobachtet, dass das Magnetfeld der Sonne den Sonnenwind nicht nur im Nahbereich, sondern auch über große Entfernungen in die gleiche Richtung zieht wie seine Rotation, was die Geschwindigkeit des Sonnenwinds erhöht, wenn er sich von der Sonne entfernt.

Die Sonden registrierten außerdem Hinweise auf einen möglichen Energieanstieg innerhalb der Korona, der sich auf die Erwärmung und Ableitung auswirken könnte.

Berichten zufolge könnte die Parker Solar Probe bei ihrem nächsten Vorbeiflug im Januar nächsten Jahres erneut durch die Sonnenkorona fliegen. Bevor die Mission abgeschlossen ist, wird die Sonde über einen Zeitraum von sieben Jahren 21 Mal der Sonne nahe kommen. Im Jahr 2024 wird die Sonde in einer Entfernung von 6,3 Millionen Kilometern um die Sonnenoberfläche kreisen, näher als der der Sonne am nächsten gelegene Planet Merkur.

Forscher sagen, dass die Menschen durch den Flug der Parker Solar Probe in die Sonnenkorona ein tieferes Verständnis für die inneren Vorgänge in dieser geheimnisvollen Region erlangen werden.

◎ Zhang Jiaxin, Praktikant bei Science and Technology Daily

Quelle: Science and Technology Daily

Herausgeber: Wang Yu

Rezension: Yue Liang

Abschließende Rezension: Liu Haiying