NASA-Mission zur Sonne

Erste Daten der Parker Solar Probe bringen Überraschungen

1958 veröffentlichte die National Academy of Sciences eine Studie zur Sonnenforschung. Man publizierte die Idee einer Raumsonde, welche die Sonne aus extremer Nähe untersuchen sollte. Ziel war, sie nicht nur einfach an der Sonne vorbeifliegen, sondern die Sonde direkt durch die Sonnenatmosphäre fliegen zu lassen. Da die extremen Temperaturen mit damaliger Technologie nicht abzuschirmen war, blieb es bei den Studien. Mit der Zeit wurde die Idee realistischer und konkrete Konzeptstudien begannen. Doch erst 2018 startete die Mission tatsächlich unter dem Namen Parker Solar Probe. Eine Raumsonde der Rekorde. Dabei stellte die Mission, die nach dem Solarphysiker Eugene Parker und damit als erste Sonde nach einem noch lebenden Wissenschaftler benannt wurde, die Ingenieure von unglaublich große Herausforderungen. Himmelsmechanisch ist die Sonne durch ihre enorme Gravitationskraft sehr schwer zu erreichen. Bei ihrer größten Annäherung an die Sonne erreicht Parker Solar Probe eine Geschwindigkeit von 200 km/s – das sind immerhin 0,067% der Lichtgeschwindigkeit oder in etwa drei Sekunden von Hamburg nach München. Damit stellt sie das schnellste Raumschiff da, welches die Menschheit je gebaut hat. Doch bis zum nächsten Stern würde selbst sie immer noch über 6.300 Jahre Flugzeit benötigen. Einen weiteren Rekord hält die Sonde. Sie kommt sich der Sonne so nahe, wie noch kein menschengemachtes Objekt zuvor, weniger als 9 Sonnenradien über der Oberfläche, also innerhalb der Korona, der Sonnenatmosphäre.

Rätsel der Korona
Die Korona ist eine der geheimnisvollsten Orte im ganzen Sonnensystem. So beträgt die Temperatur etwa eine Millionen Grad Celsius, die der darunter liegenden Sonnenoberfläche aber nur 5500 Grad Celsius, also viele hundert mal kühler. Das ist in etwa so, als wäre die Luft über der Herdplatte viel heißer als die Herdplatte selbst. Warum das so ist, weiß man bis heute nicht genau, eben so wenig wie wir die Vorgänge im Inneren der Sonne kennen. Die Parker Solar Probe streift den äußersten Bereich der Korona, wodurch erstmals direkte Messungen möglich sind. Bereits einige neue Erkenntnisse
Nachdem Parker Solar Probe die Sonne insgesamt schon drei mal in geringem Abstand passiert hat, veröffentlichte die NASA nun erst Ergebnisse – und dabei waren bereits ganz neue Entdeckungen. Diese waren nur durch die enorme Geschwindigkeit der Sonde möglich. Denn so passte Parker Solar Probe ihre Geschwindigkeit an die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne an. Dadurch betrag die relative Geschwindigkeit zwischen der Sonde und der Sonnenoberfläche null. So konnte die Oberfläche erstmals ohne den störenden Effekt der Sonnenrotation beobachtet werden. Nun möchte ich einige dieser neuen Entdeckungen vorstellen.
Switchbacks: Zacken im Sonnenwind

Parker Solar Probe entdeckte neue Strukturen im Sonnenwind, sogenannte Switchbacks. Dies sind Ströme, wo sich der Sonnenwind lokal für eine kurze Zeit wendet, fast zur Sonne zurückkehrt. Auch die elektromagnetischen Felder im direkten Umfeld der Sonne kehrten sich kurzfristig um, was die Sonde registrierte. Was Parker Solar Probe jedoch nicht herausfinden konnte, ist wie die Switchbacks entstehen. Eine Möglichkeit ist, dass ausströmende koronale Massenauswürfe Einfluss auf die Magnetfelder haben.
Staubfreie Zone rund um die Sonne


Über das, was innerhalb der Merkurbahn liegt, hat man schon seit Jahrhunderten Vermutungen angestellt. Im 19.Jahrhundert vermutete man noch den legendären Planeten Vulkan, der in extrem geringem Sonnenabstand seine Bahn zieht, noch heute kursiert die Theorie der Vulkanoiden, also einem kleinen Asteroidengürtel innerhalb der Merkurbahn. Und ebenfalls schon länger vermutete man die Abwesenheit kosmischen Staubes in direkter Sonnenumgebung, denn er müsste durch den Sonnenwind weggeblasen werden. Und tatsächlich registrierte Parker Solar Probe eine mit der Entfernung zur Sonne abfallende Menge an Staub. Sonnenwind wird mitgerissen.
Zudem wies die Sonde überraschend starke Scherkräfte im direkten Umfeld der Sonne nach. Der Sonnenwind ist somit nicht gleichmäßig verteilt und strömt von der Sonne weg, sondern wird in einer Zone, die etwa 32 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt beginnt, von der Rotation der Sonne mitgezogen. In kleinem Umfang hatte man diese Scherkräfte schon durch Berechnungen vorhergesagt, doch selbst die ersten Messungen ergeben schon zehn mal höhere Scherkräfte als berechnet. Dafür gibt es derzeit keinerlei Erklärung.
Magnetische Inseln
Und ein weiteres bereits theoretisch postuliertes Konstrukt konnte Parker Solar Probe erstmals direkt nachweisen, sogenannte Magnetinseln. Dabei handelt es sich um in sich geschlossene Ellipsen aus Magnetfeldlinien. Sie entstehen, wenn Magnetfelder auseinandergerissen werden und sich dann anschließend neu formieren. So etwas kann etwa durch Protuberanzen passieren. Bewiesen wurde ihre Existenz erst jetzt durch die Parker Solar Probe.

Doch das war nur der Anfang. Denn Parker Solar Probe wird der Sonne noch viel näher kommen. Bisher näherte sie sich auf etwa 50% des Abstandes des Planeten Merkur zur Sonne. Ihr nächster Bahnpunkt wird nur bei etwa 10% des Merkurabstands liegen. Daher ist zu erwarten, dass es noch viele Entdeckungen geben wird. Offene Rätsel gibt es jetzt genug.

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