Weken nadat Parker Solar Probe de ster het dichtst naderde, de wetenschappelijke gegevens van de eerste zonne-ontmoeting komen net in de handen van de wetenschappers van de missie. Het is een moment waar velen in het veld al jaren naar uitkijken, nadenken over wat ze zullen doen met zulke nooit eerder vertoonde gegevens, die het potentieel heeft om nieuw licht te werpen op de fysica van onze ster, de zon.

Op 12 december 2018, vier van dergelijke onderzoekers kwamen bijeen op de najaarsbijeenkomst van de American Geophysical Union in Washington, gelijkstroom, om te delen wat ze hopen te leren van Parker Solar Probe.

"Heliofysici hebben meer dan 60 jaar gewacht om een ​​missie als deze mogelijk te maken, " zei Nicola Vos, directeur van de Heliophysics Division op het NASA-hoofdkwartier in Washington. Heliofysica is de studie van de zon en hoe deze de ruimte nabij de aarde beïnvloedt, rond andere werelden en door het hele zonnestelsel. "De zonnemysteries die we willen oplossen wachten in de corona."

Van 31 oktober tot 11 november, 2018, Parker Solar Probe voltooide zijn eerste zonne-ontmoetingsfase, snel door de buitenste atmosfeer van de zon - de corona - en ongekende gegevens verzamelen met vier suites van geavanceerde instrumenten.

Parker Solar Probe is vernoemd naar Eugene Parker, de fysicus die in 1958 voor het eerst theoretiseerde over het bestaan ​​van de zonnewind - de constante uitstorting van materiaal door de zon.

"Dit is de eerste NASA-missie die vernoemd is naar een levend individu, " zei Fox. "Gene Parker's revolutionaire paper voorspelde de opwarming en uitzetting van de corona en zonnewind. Nutsvoorzieningen, met Parker Solar Probe kunnen we echt begrijpen wat die constante stroom naar de rand van de heliosfeer drijft."

De invloed van onze zon is verstrekkend. De zonnewind, zijn uitstroom van materiaal, vult het binnenste deel van ons zonnestelsel, het creëren van een bel die de planeten omhult en zich ver voorbij de baan van Neptunus uitstrekt. Ingebed in zijn energetische deeltjes en zonnemateriaal, de zonnewind draagt ​​het magnetische veld van de zon met zich mee. Extra eenmalige uitbarstingen van zonnemateriaal, coronale massa-ejecties genaamd, dragen ook dit zonnemagneetveld - en in beide gevallen, dit gemagnetiseerde materiaal kan interageren met het natuurlijke magnetische veld van de aarde en geomagnetische stormen veroorzaken. Dergelijke stormen kunnen de aurora of zelfs stroomuitval veroorzaken, en andere soorten zonneactiviteit kunnen communicatieproblemen veroorzaken, verstoren de satellietelektronica en brengen zelfs astronauten in gevaar, vooral buiten de beschermende bel van het aardmagnetisch veld.

Andere werelden in ons zonnestelsel ervaren hun eigen versies van deze effecten, en ver buiten de planeten, het materiaal van de zon botst tegen het interstellaire medium, die de ruimte tussen de sterren vult. De interactie in deze regio speelt een rol in hoe vaak hoogenergetische galactische kosmische stralen ons zonnestelsel in schieten. Al deze effecten zijn het gevolg van ingewikkelde systemen, maar ze beginnen allemaal bij de zon, waardoor het van cruciaal belang is om de fundamentele fysica te begrijpen die de activiteit van onze ster aandrijven.

Parker Solar Probe is ontworpen om drie belangrijke vragen over de fysica van de zon te beantwoorden. Ten eerste:hoe is de buitenste atmosfeer van de zon, de corona, verwarmd tot temperaturen die ongeveer 300 keer hoger zijn dan het zichtbare oppervlak eronder? Ten tweede:hoe wordt de zonnewind zo snel versneld tot de hoge snelheden die we waarnemen? En tenslotte, hoe schieten sommige van de meest energetische deeltjes van de zon met meer dan de helft van de lichtsnelheid weg van de zon?

"Parker Solar Probe levert ons de metingen die essentieel zijn voor het begrijpen van zonnefenomenen die ons al tientallen jaren in verwarring brengen, " zei Nour Raouafi, Parker Solar Probe projectwetenschapper bij het Johns Hopkins University Applied Physics Lab in Laurel, Maryland. "Om de link te sluiten, lokale bemonstering van de zonnecorona en de jonge zonnewind is nodig en Parker Solar Probe doet precies dat."

De instrumenten van Parker zijn ontworpen om naar deze fenomenen te kijken op manieren die voorheen niet mogelijk waren. wetenschappers de kans geven om nieuwe stappen te zetten in de studie van de zonneatmosfeer.

Bijvoorbeeld, De camera's van Parker Solar Probe, in de WISPR-suite, zal een nieuw perspectief hebben op de jonge zonnewind, het vastleggen van hoe het evolueert terwijl Parker Solar Probe door de zonnecorona reist.

De ISʘIS-suite van het ruimtevaartuig zal wetenschappers helpen om de oorzaken van energetische deeltjesversnelling te achterhalen. Direct, theorieën lopen uiteen over hoe zonne-energetische deeltjes worden versneld binnen de dunne schokgolfstructuren die gewoonlijk worden aangedreven door snelle coronale massa-ejecties - maar energetische deeltjesmetingen die worden verzameld terwijl het ruimtevaartuig door dergelijke golven reist, zullen helpen om licht op dit probleem te werpen.

De elektrische veldantennes van de FIELDS-instrumentensuite van het ruimtevaartuig kunnen radio-uitbarstingen opvangen die licht kunnen werpen op de oorzaken van coronale verwarming.

Het Solar Probe Cup-instrument - dat verder reikt dan het hitteschild van het ruimtevaartuig en wordt blootgesteld aan de volledige zonneomgeving - meet de thermische eigenschappen van verschillende ionensoorten in de zonnewind. In combinatie met gegevens uit de FIELDS-suite, deze metingen kunnen helpen onthullen hoe de zonnewind wordt verwarmd en versneld.

Het wetenschappelijke team verwacht ook verrast te worden door een deel van wat ze leren.

"We weten niet wat we zo dicht bij de zon kunnen verwachten totdat we de gegevens hebben, en we zullen waarschijnlijk nieuwe fenomenen zien, " zei Raouafi. "Parker is een verkenningsmissie - het potentieel voor nieuwe ontdekkingen is enorm."

De rapporten van Parker Solar Probe geven aan dat goede wetenschappelijke gegevens zijn verzameld tijdens de eerste zonne-ontmoeting, en de gegevens zelf begonnen op 7 december met downlinken naar de aarde. Vanwege de relatieve posities van Parker Solar Probe, de zon en de aarde en hun effecten op radiotransmissie, sommige wetenschappelijke gegevens van deze ontmoeting zullen pas downlinken na de tweede zonne-ontmoeting van de missie in april 2019.

Het missieteam kreeg wel de kans om enkele echte instrumenttests uit te voeren tijdens de Venus-flyby van Parker Solar Probe in september 2018. Parker Solar Probe maakte een close pass op de planeet terwijl hij een zwaartekrachthulp uitvoerde om zijn baan dichter bij de zon te brengen. Hoewel het niet verwacht wordt de omgeving rond Venus te bestuderen, De instrumenten van Parker hebben met succes data opgenomen, wetenschappers een vroege blik geven op waartoe hun instrumenten in staat zijn in de barre omgeving van de ruimte.

Als nieuwste toevoeging aan NASA's vloot van heliofysica-missies, Parker Solar Probe werkt samen met productieve zonne- en heliosferische onderzoekssatellieten zoals NASA's Solar Dynamics Observatory, de Solar and Terrestrial Relations Observatory en de Advanced Composition Explorer. Jaren of decennia lang in sommige gevallen hebben deze observatoria de zon en zijn uitstromende materiaal nauwkeurig bekeken, de manier waarop we onze ster zien veranderen. Maar ze worden beperkt door waar ze wonen.

Zelfs als Parker nieuwe informatie ontdekt, wetenschappers die met de gegevens werken, vertrouwen op de rest van NASA's heliofysica-vloot om die details in context te plaatsen.

"Parker Solar Probe gaat naar een regio waar we nog nooit eerder zijn geweest, " zei Terry Kucera, een zonnefysicus bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. "In de tussentijd, van een afstand, we kunnen de corona van de zon observeren, die de complexe omgeving rond Parker Solar Probe aanstuurt."

De verschillende perspectieven van deze observatoria zouden een zegen moeten zijn voor het contextualiseren van Parker's observaties. Terwijl SDO zich in een geosynchrone baan om de aarde bevindt, STEREO draait om de zon op iets minder dan 1 AU - één astronomische eenheid is de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon - waardoor het net iets sneller is dan de aarde. Dat betekent dat STEREO de zon meestal vanuit een andere hoek waarneemt dan wij hier op aarde. Samen met de metingen van Parker dicht bij de zon en vaak vanuit een andere hoek dan al onze andere satellieten, dit zal wetenschappers een vollediger beeld geven van hoe zonnegebeurtenissen veranderen en zich ontwikkelen terwijl ze zich voortplanten in het zonnestelsel.

"De STEREO-missie heeft alles te maken met het observeren van de heliosfeer vanaf verschillende locaties en Parker maakt daar deel van uit - metingen doen vanuit een perspectief dat we nog nooit eerder hebben gehad, ' zei Kucera.

Modellering is een ander cruciaal hulpmiddel om het volledige plaatje rond Parkers observaties te schilderen.

"Onze simulatieresultaten bieden een manier om zowel de gelokaliseerde metingen van de in situ-instrumenten te interpreteren, zoals VELDEN en SWEAP, evenals de meer globale beelden geproduceerd door WISPR, " zei Piet Riley, een onderzoekswetenschapper bij Predictive Science Inc., in San Diego, Californië.

Modellen zijn een goede manier om theorieën over de onderliggende fysica van de zon te testen. Door een simulatie te maken die afhankelijk is van een bepaald mechanisme om coronale verwarming te verklaren, bijvoorbeeld een bepaald soort plasmagolf, een Alfvén-golf genaamd, wetenschappers kunnen de voorspelling van het model vergelijken met de werkelijke gegevens van Parker Solar Probe om te zien of ze op één lijn liggen. Als ze dat doen, dat betekent dat de onderliggende theorie kan zijn wat er werkelijk gebeurt.

"We hebben veel succes gehad met het voorspellen van de structuur van de zonnecorona tijdens totale zonsverduisteringen, " zei Riley. "Parker Solar Probe zal ongekende metingen leveren die de modellen en de theorie die erin is ingebed verder zullen beperken."

Parker Solar Probe bevindt zich in een unieke positie om modellen te helpen verbeteren, deels vanwege de recordsnelheid.

De zon draait ongeveer eens in de 27 dagen, gezien vanaf de aarde, en de zonnestructuren die veel van zijn activiteit aandrijven, bewegen mee. Dat schept een probleem voor wetenschappers, die niet altijd kunnen zeggen of de variabiliteit die ze zien wordt veroorzaakt door daadwerkelijke veranderingen in de regio die de activiteit veroorzaakt - temporele variatie - of wordt veroorzaakt door simpelweg zonnemateriaal te ontvangen van een nieuw brongebied - ruimtelijke variatie.

Voor een deel van zijn baan, Parker Solar Probe zal dat probleem ontlopen. Op bepaalde punten, Parker Solar Probe reist snel genoeg om bijna exact overeen te komen met de rotatiesnelheid van de zon, wat betekent dat Parker gedurende een korte tijd over één gebied van de zon "zweeft". Wetenschappers kunnen er zeker van zijn dat veranderingen in gegevens tijdens deze periode worden veroorzaakt door werkelijke veranderingen op de zon, in plaats van de rotatie van de zon.

Parker Solar Probe maakt deel uit van NASA's Living with a Star-programma om aspecten van het zon-aarde-systeem te onderzoeken die rechtstreeks van invloed zijn op het leven en de samenleving. Het programma Living with a Star wordt beheerd door het Goddard Space Flight Center van het bureau in Greenbelt, Maryland, voor NASA's Science Mission Directorate in Washington. APL ontworpen, het ruimtevaartuig gebouwd en gebruikt.