De Parker Solar Probe heeft gezelschap bij zijn volgende passage door de zon

De Parker Solar Probe is geen onbekende voor de zon. Op 17 januari zal het NASA-ruimtevaartuig voor de zevende keer dichtbij onze ster komen, binnen 14 miljoen kilometer van zijn verzengende oppervlak.

En deze keer heeft Parker genoeg gezelschap. Een gelukkige hemelopstelling betekent dat tientallen andere observatoria tegelijkertijd op de zon worden getraind. Samen bieden deze telescopen een ongekend zicht op de zon en helpen ze enkele van de meest blijvende mysteries van onze ster op te lossen.

“Deze volgende baan is werkelijk verbazingwekkend”, zegt missieprojectwetenschapper Nour Raouafi van het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland.

De belangrijkste van de ruimtevaartuigen die zich bij de wachtpartij zullen voegen, is nieuwkomer Solar Orbiter, die de European Space Agency in februari 2020 lanceerde (SN: 2/9/20). Terwijl Parker deze maand langs onze ster zwaait, kijkt Solar Orbiter vanaf de andere kant van de zon.

“Dit is gedeeltelijk geluk”, zei zonnefysicus Timothy Horbury van Imperial College London op 10 december tijdens een nieuwsbriefing op de virtuele bijeenkomst van de American Geophysical Union. “Niemand was van plan om Parker Solar Probe en Solar Orbiter samen te laten werken; het is er gewoon zo uit gekomen. “

Door samen te werken, zullen de sungazers al lang bestaande puzzels aanpakken: hoe de zon de zonnewind creëert en controleert, waarom de zonneactiviteit in de loop van de tijd verandert en hoe krachtige zonne-uitbarstingen kunnen worden voorspeld.

“Ik denk dat het echt een revolutie gaat worden,” zei Horbury. “We hebben allemaal ongelooflijk veel geluk dat we dit op dit moment doen.”

Samenwerken

De Parker Solar Probe is gelanceerd in 2018 en heeft al zes keer de zon ontmoet (SN: 7/5/18). Tijdens zijn bijna zeven jaar durende missie zal de sonde uiteindelijk binnen 6 miljoen kilometer van de zon zwaaien – minder dan een zevende van de afstand van Mercurius tot de zon – waardoor Parker zijn zwaar afgeschermde instrumenten een betere smaak krijgt van het plasma en de geladen deeltjes van de zon. buitenste atmosfeer van de zon, de corona (SN: 31-7-2018).

Omdat Parker zo dichtbij komt, kunnen zijn camera’s geen directe foto’s maken van het zonne-oppervlak. Solar Orbiter zal echter niet dichterbij komen dan 42 miljoen kilometer, waardoor het de hoogste resolutiebeelden van de zon ooit kan maken. De officiële wetenschappelijke fase van de missie begint pas in november 2021, maar het ruimtevaartuig heeft al beelden gemaakt van kleine ‘kampvuur’-fakkels die de corona kunnen helpen verhitten (SN: 16-7-20).

Tijdens de zevende ontmoeting van Parker, die plaatsvindt van 12 tot 23 januari, zal Solar Orbiter de zon observeren vanaf een uitkijkpunt dat bijna tegenover Parkers zicht staat. Een half dozijn andere waarnemers zullen ook kijken, zoals ESA’s BepiColombo-ruimtevaartuig dat op weg is naar Mercury en NASA’s veteraan sunwatcher STEREO-A. Beiden zullen Parker aan weerszijden van de zon flankeren. En telescopen op aarde zullen kijken vanuit een uitkijkpunt ongeveer 135 miljoen kilometer achter Parker, in een rechte lijn van de aarde naar het ruimtevaartuig naar de zon.

De situatie is vergelijkbaar met de vierde flyby van Parker in januari 2020, toen bijna 50 observatoria samen met de sonde naar de zon keken, zegt Raouafi. Die opmerkingen leidden tot een speciale uitgave van Astronomie en astrofysica met meer dan 40 artikelen. Een van de resultaten was de bevestiging dat er een gebied rond de zon is dat vrij is van stof, wat werd voorspeld in 1929. “Dat was verbazingwekkend”, zegt Raouafi. “We willen een campagne doen die zo goed of zelfs beter is voor deze run.”

In de wind

Tijdens de AGU-bijeenkomst presenteerden onderzoekers nieuwe resultaten uit het tweede observatiejaar van Parker. De resultaten verdiepen het mysterie van magnetische knikken, ‘haarspeldbochten’ genaamd, die Parker waarnam in de zonnewind, een constante stroom geladen deeltjes die wegstroomt van de zon (SN: 04/12/19), Zegt Raouafi.

Sommige waarnemingen ondersteunen het idee dat de knikken ontstaan ​​aan de basis van de corona en langs Parker en verder worden gedragen, als een golf die langs een springtouw beweegt. Anderen suggereren dat de haarspeldbochten worden veroorzaakt door turbulentie in de zonnewind zelf.

Uitzoeken welk idee juist is, zou kunnen helpen vaststellen hoe de zon de zonnewind produceert. “Deze [switchbacks] zou de sleutel kunnen zijn om uit te leggen hoe de zonnewind wordt verwarmd en versneld, ”zei Raouafi in een gesprek opgenomen voor AGU.

Ondertussen kunnen de ingezoomde beelden van Solar Orbiter plus gelijktijdige metingen van de zonnewind wetenschappers in staat stellen de energetische deeltjes van de wind terug te traceren naar hun geboorteplaats op het oppervlak van de zon. Kampvuurfakkels – de ‘nanoflares’ die door Solar Orbiter zijn opgemerkt – zouden zelfs de haarspeldbochten kunnen verklaren, zegt Horbury.

“Het doel is om kleine voorbijgaande gebeurtenissen zoals nanovlekken in verband te brengen met veranderingen in de zonnewind”, zei Horbury in de nieuwsbriefing.

Wakker worden met de zon

Parker en Solar Orbiter konden niet op een beter moment zijn aangekomen. “De zon is de afgelopen jaren erg stil geweest, in een diep zonneminimum”, zei Horbury. “Maar de zon begint nu net wakker te worden.”

Beide ruimtevaartuigen hebben het afgelopen jaar zonneactiviteit zien toenemen. Tijdens de slaperige periode vertoont de zon minder zonnevlekken en uitbarstingen zoals fakkels en coronale massa-ejecties, of CME’s. Maar naarmate het wakker wordt, worden die tekenen van toenemende magnetische activiteit vaker en energieker.

Op 29 november observeerde Parker de krachtigste lichtflits die hij de afgelopen drie jaar had gezien, gevolgd door een CME die met 1.400 kilometer per seconde langs het ruimtevaartuig scheurde.

“Daar hebben we zoveel gegevens uit gehaald”, zegt Raouafi. Meer CME’s zouden Parker moeten passeren als het nog dichter bij de zon staat, wat wetenschappers zal vertellen over hoe deze uitbarstingen worden gelanceerd.

Solar Orbiter ving ook een uitbarsting op. Op 19 april passeerde een CME het ruimtevaartuig ongeveer 20 uur voordat de effecten op aarde arriveerden. Met bestaande ruimtevaartuigen krijgen waarnemers op aarde slechts ongeveer 40 minuten waarschuwing voordat een CME arriveert.

“We kunnen zien hoe die CME evolueert terwijl hij van de zon weg reist op een manier die we nog nooit eerder hebben kunnen doen,” zei Horbury.

Sterke CME’s kunnen satellieten en elektriciteitsnetten uitschakelen, dus het is belangrijk om zoveel mogelijk vooraf te waarschuwen. Een toekomstig ruimtevaartuig op een afstand van de Solar Orbiter van de zon zou die waarschuwing kunnen helpen geven.

Ergens naar uitkijken

Deze baan is de eerste keer dat Parker Solar Probe en Solar Orbiter de zon samen bekijken, maar niet de laatste keer. “Er zullen volop kansen zoals deze zijn”, zegt Raouafi.

Hij kijkt in het bijzonder uit naar één kans: de zonsverduistering van 2024. Op 8 april 2024 zal een totale zonsverduistering Noord-Amerika doorkruisen van Mexico naar Newfoundland. Zonnewetenschappers zijn van plan waarnemingen te doen van over het hele pad van de totaliteit, vergelijkbaar met hoe ze de totale zonsverduistering van 2017 keken.

Tijdens de zonsverduistering bevindt de Parker Solar Probe zich in zijn op één na meest nabije baan, tussen 7 miljoen en 8 miljoen kilometer van de zon. Parker en Solar Orbiter zullen “bijna boven elkaar” zijn, zegt Raouafi – beide ruimtevaartuigen zullen samen naar één kant van de zon staan, gezien vanaf de aarde. Welke protuberansen en andere vormen in de corona ook zichtbaar zijn voor waarnemers op aarde, zullen recht op het ruimtevaartuig gericht zijn.

“Ze zullen door de structuur vliegen die we vanaf de aarde zullen zien tijdens de zonsverduistering”, zegt Raouafi. De gecombineerde waarnemingen zullen wetenschappers vertellen hoe kenmerken op de zon evolueren met de tijd.

“Ik denk dat het een nieuw tijdperk is,” zei Horbury. “De komende jaren zullen een grote verandering zijn in de manier waarop we de zon zien.”