Een NASA-team vordert een missie om ongekende details over zonnevlammen te onthullen, krachtige uitbarstingen die exploderen met genoeg energie dat elk de hele aarde voor 16 zou kunnen voeden, 000 jaar, en die - wanneer extreem - radiocommunicatie en satellieten in de buurt van de aarde kunnen verstoren.

De voorgestelde missie, Focusing Optics X-ray zonne-camera, of FOXSI, was een van de vijf voorstellen die Fase-A-financiering ontvingen in het kader van NASA's Small Explorer-programma. NASA selecteerde ook een andere Goddard-missie, Mechanismen van energetische massa-ejectie-Explorer [link naar MEME-X]. Van de vijf, NASA zal naar verwachting een of twee selecteren voor ontwikkeling en implementatie.

Hoewel wetenschappers bekend zijn met de effecten van zonnevlammen, ze begrijpen niet helemaal de fysieke mechanismen die deze uitbarstingen van energie en licht ontketenen, of dat wat de bijbehorende wolken van elektronen en ionen aandrijft die kunnen worden versneld tot bijna de lichtsnelheid.

Eenmaal losgelaten, de deeltjes beïnvloeden alle atmosferische lagen van de zon. Ze gaan door de buitenste laag van de zon - de corona waar ze ook vandaan komen - en racen door het zonnestelsel. Als ze naar de aarde reizen, de deeltjes en energie kunnen interfereren met in de ruimte gebaseerde communicatiesystemen of zelfs aan boord van de elektronica struikelen. Hoe meer wetenschappers dit proces begrijpen, hoe meer situationeel bewustzijn ze hebben om activa in de ruimte te beschermen.

"FOXSI is heel nieuw en heel anders, " zei hoofdonderzoeker Steven Christe, een wetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die het multinationale FOXSI-team leidt dat de satellietmissie ontwikkelt. "We hebben nog niet eerder een missie als deze gedaan. Voor de eerste keer, we gaan echt in het gebied kijken waar elektronen worden versneld door technologie toe te passen die is ontwikkeld om de zwakste bronnen in de melkweg te bestuderen, maar nu op de zon is gericht."

Techniek gevalideerd in Sounding-Rocket Missions

Gevalideerd in meerdere sondeerraket- en wetenschappelijke ballonmissies, FOXSI zal gebruik maken van een nieuwe waarnemingstechniek voor een op zonne-energie gewijde satellietmissie. Het zal gebruik maken van optica met een hoge hoekresolutie die van oudsher worden gebruikt om krachtige, zeer verre objecten in het heelal.

Met deze techniek, Röntgenstraling graast letterlijk van een reeks gebogen spiegels die in een optische eenheid zijn genest - net zoals een steen over het oppervlak van een vijver scheert wanneer hij wordt gegooid. De straling wordt dan gericht op zeer snelle, solid-state gepixelde detectoren die elk afzonderlijk foton meten, inclusief de komst, energie, en positie aan de hemel.

De combinatie van technologieën zal naar verwachting resulteren in een missie die 20 keer gevoeliger is, 10 keer sneller bij het weergeven van zonnevlamgebeurtenissen, en 10 tot 100 keer beter in het afbeelden van de relatief zwakke gebieden binnen fakkels. De huidige state-of-the-art technologie kan het deeltjesversnellingsgebied niet direct waarnemen omdat het te zwak is, voegde Christa toe.

"Voor de eerste keer, we zullen hoogwaardige waarnemingen hebben van de grootste fakkels, die het meest significante effect hebben op aarde, tot de kleinste uitbarstingen, " zei plaatsvervangend hoofdonderzoeker Albert Shih, verwijzend naar de twee geavanceerde instrumenten die zouden vertrouwen op de optica voor grazing-inval om röntgenstraling te verzamelen. "We proberen erachter te komen hoe deze energie op verschillende schalen vrijkomt. Gebruik dezelfde mechanismen om het volledige bereik van fakkels aan te drijven."

Een ander wetenschappelijk doel, Christe voegde toe, is om de rol te bepalen die kleine fakkels, ook bekend als nanoflares, spelen in het opwarmen van de corona van een miljoen graden. Volgens hem, ze zijn een voor de hand liggende kandidaat voor het leveren van de benodigde energie om de buitenste laag van de zon te verwarmen.

FOXSI zou een aanvulling zijn op NASA's Ramaty High Energy Solar Spectroscopische Imager, of RESSI, gestopt. Sinds de lancering in 2002, RHESSI heeft duizenden röntgenuitbarstingen waargenomen over een breed gezichtsveld, van zachte röntgenstralen tot gammastralen met hogere energie.

"RHESSI gaf ons een glimp van de fysica die leidt tot gewelddadige energieafgifte op de zon, Christe zei. "Met FOXSI zouden we een duidelijk beeld moeten hebben van de fundamentele wetenschap die gaande is in de versnellingssites waar alle actie plaatsvindt, waar het ruimteweer begint."