Zonder speciale instrumentatie, de zon ziet er kalm en inert uit. Maar onder die kalme façade bevinden zich talloze miniatuurexplosies die nanoflares worden genoemd.

Deze kleine maar intense uitbarstingen worden geboren wanneer magnetische veldlijnen in de atmosfeer van de zon in de war raken en uitrekken totdat ze breken als een rubberen band. De energie die ze vrijgeven versnelt deeltjes tot bijna de lichtsnelheid en volgens sommige wetenschappers, verwarmt de zonneatmosfeer tot de verzengende temperatuur van een miljoen graden Fahrenheit.

Dit alles gebeurt in lichtkleuren die zo extreem zijn dat het menselijk oog ze niet kan zien. Nanoflares zijn niet zichtbaar, althans niet met het blote oog.

Het vinden van de sporen van nanoflares vereist röntgenzicht, en wetenschappers zijn hard aan het werk geweest om de beste tools voor het werk te ontwikkelen. De laatste vooruitgang in dit project wordt vertegenwoordigd door NASA's Focusing Optics X-ray Solar Imager, of FOXSI-missie, binnenkort zijn derde vlucht zal nemen vanaf de White Sands Missile Range in White Sands, New Mexico, niet eerder dan 7 september.

FOXSI is een klinkende raketmissie. Afgeleid van de nautische term "klinken, "betekent meten, klinkende raketten maken korte reizen van 15 minuten boven de atmosfeer van de aarde om een ​​kijkje in de ruimte te nemen voordat ze weer op de grond vallen. Kleiner, goedkoper en sneller te ontwikkelen dan grootschalige satellietmissies, klinkende raketten bieden wetenschappers een manier om hun nieuwste ideeën en instrumenten te testen en snelle resultaten te boeken.

FOXSI reist 190 mijl omhoog, boven het schild van de aardatmosfeer, om rechtstreeks naar de zon te staren en te zoeken naar nanoflares met behulp van zijn röntgenzicht.

"FOXSI is het eerste instrument dat speciaal is gebouwd om hoogenergetische röntgenstralen van de zon af te beelden door ze direct te focussen, " zei Lindsay Glesener, ruimtefysicus aan de Universiteit van Minnesota in Minneapolis en hoofdonderzoeker van de missie. "Andere instrumenten hebben dit gedaan voor andere astronomische objecten, maar FOXSI is tot nu toe het enige instrument dat speciaal voor de zon is geoptimaliseerd."

De zon vertelt zijn verhaal in lagen van licht, die elk onthullen wat er gebeurt bij verschillende temperaturen. Bijvoorbeeld, het zonlicht dat onze ogen kunnen zien komt voornamelijk van de fotosfeer van de zon, dat is ongeveer 10, 000 graden Fahrenheit. Maar er is veel meer aan de hand buiten de grenzen van de menselijke visie. Röntgenlicht, vooral, onthult processen die plasma verhitten tot miljoenen graden Fahrenheit, zoals de meest gewelddadige explosies in de kernen van nanoflares.

Maar het is niet eenvoudig om röntgenfoto's van de zon van hoge kwaliteit te bekijken. In tegenstelling tot zichtbaar licht, Röntgenstralen zijn moeilijk scherp te stellen; ze worden grotendeels onaangetast door de lenzen en spiegels die in conventionele telescopen worden gebruikt. Eerdere röntgenmissies moesten het stellen zonder gefocust licht.

"In het verleden gebruikten we over het algemeen slim geselecteerde maskers om een ​​deel van de binnenkomende röntgenstralen te blokkeren, " zei Sam Krucker, ruimtefysicus aan de Universiteit van Californië, Berkeley, en hoofdonderzoeker voor de twee eerdere vluchten van FOXSI. "Dit resulteert niet in beelden van zeer hoge kwaliteit, maar het gaf ons niettemin cruciale informatie over het meest energetische deel van zonnevlammen."

Om de röntgenstralen te focussen, het FOXSI-team gebruikte extreem hard, gladde oppervlakken die onder een kleine hoek (minder dan een halve graad) zijn gekanteld en die inkomend röntgenlicht zachtjes naar een focuspunt zouden sturen.

"Dankzij deze telescopen kunnen we nu gefocuste röntgenfoto's van onze zon maken", zegt Krucker. "Deze beelden hebben een sterk verbeterde beeldkwaliteit bij een veel hogere gevoeligheid."

Dit wordt de derde vlucht van FOXSI - de eerste was in 2012, waarin het met succes een kleine zonnevlam in volle gang zag, en de tweede in 2014, toen het het beste bewijs ontdekte op het moment van röntgenemissie van nanoflares. De derde missie volgt op deze ontdekking, maar deze keer bevat het een nieuwe telescoop die is ontworpen voor het afbeelden van lagere energie, ook zogenaamde zachte röntgenstralen.

"Het opnemen van de zachte röntgentelescoop geeft ons nauwkeurigere temperaturen, " zei Glesener, waardoor het team nanoflare-signaturen kan herkennen die alleen met de harde röntgentelescopen zouden worden gemist. In aanvulling, er zijn verschillende andere prestatieverbeteringen doorgevoerd om nauwkeuriger te produceren, afbeeldingen met een hogere resolutie.

FOXSI's derde vlucht zal ook de eerste zijn onder leiding van Glesener, die een afgestudeerde student was, en dan de projectmanager, voor de vorige twee vluchten onder leiding van Krucker.

"Dit soort training en projectovererving is gebruikelijk in klinkende raketprogramma's, "zei Glesener. "Ze zijn ontworpen om zowel wetenschappelijke leiders als hardware te laten groeien en volwassen te maken!"

FOXSI is een samenwerking tussen NASA en het Japan Aerospace Exploration Agency, en heeft mede-onderzoekers van de Universiteit van Minnesota; Universiteit van Californië in Berkeley; NASA's Goddard en Marshall ruimtevluchtcentra in Greenbelt, Maryland, en Huntsville, Alabama, respectievelijk; de Universiteit van Tokio; Universiteit van Nagoya; het Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan; en Tokyo University of Science. FOXSI wordt ondersteund door NASA's Sounding Rocket Program in de Wallops Flight Facility van het bureau in Virginia. NASA's Heliophysics Division beheert het sondeerraketprogramma.