Slechts een paar maanden na de lancering, ESA's Solar Orbiter heeft beelden van de zon vastgelegd vanaf een voorheen onbereikbare afstand. Onder andere, deze beelden onthullen structuren in de atmosfeer van de zon die mogelijk kunnen worden geïnterpreteerd als zogenaamde nanoflares, zeer kleine uitbarstingen van straling. De beelden van de zes teledetectie-instrumenten die vandaag zijn gepubliceerd, zijn gemaakt in de dagen voor en na 15 juni, toen het ruimtevaartuig het punt bereikte dat zich in zijn huidige baan het dichtst bij de zon bevindt. Slechts 77 miljoen kilometer scheidde de sonde van onze ster. Hoewel deze vroege missiefase vooral gericht is op het in gebruik nemen van de instrumenten, de gegevens leveren al indrukwekkend bewijs van Solar Orbiter's unieke uitgebreide beeld van de zon - van de magnetische velden aan het oppervlak tot de deeltjes die de ruimte instromen. Het Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) in Duitsland is een belangrijke partner van de missie en is significant betrokken bij vier van de instrumenten.

Een van deze instrumenten is de Extreme Ultraviolet Imager (EUI), waaraan de MPS een van de drie telescopen heeft bijgedragen. Het instrument kijkt in verschillende lagen van de corona, de hete, buitenste atmosfeer van de zon, die voornamelijk ultraviolet licht uitstraalt. Aangezien ultraviolet licht grotendeels wordt geabsorbeerd in de atmosfeer van de aarde, het is zelfs niet beschikbaar voor de krachtigste en grootste zonnetelescopen op aarde. Daarom, EUI biedt nu al het scherpste zicht op dit zonnegebied.

In het bijzonder kortgolvige ultraviolette licht, EUI-afbeeldingen tonen kleine, Lichte plekken, nauwelijks meer dan 700 kilometer in diameter. Wetenschappers denken dat het mogelijk is dat dit zogenaamde nanoflares zijn, veel kleinere versies van de enorme stralingsuitbarstingen van onze ster, die zich tot ver in de ruimte uitstrekken en zelfs op aarde een impact kunnen hebben. "In afbeeldingen gemaakt door andere ruimtesondes hebben we de grotere van deze nanoflares eerder gezien", MPS-wetenschapper dr. Udo Schühle, EUI co-hoofdonderzoeker, verklaart. Echter, wetenschappers zijn nu verbaasd over hoe vaak dit fenomeen lijkt voor te komen. "Blijkbaar, de corona zit vol met zulke kleine uitbarstingen, ", zegt Schühle.

Juist om deze reden, nanoflares zouden een verklaring kunnen bieden voor de mysterieus hoge temperaturen in de corona. Bij een miljoen graden, ze zijn 200 keer hoger dan die van de onderstaande fotosfeer. Om te begrijpen wat de nanoflares veroorzaakt en hoe ze de corona van energie voorzien, het is nodig om in diepere lagen te kijken. Sporen van de heldere vlekken zijn ook te vinden in EUI-afbeeldingen van de onderste corona. Deze regio wordt in beeld gebracht door een van EUI's hogeresolutietelescopen, die bij MPS is ontwikkeld en gebouwd.

Maar hoe ontstaan ​​deze verschijnselen? Welke processen op het oppervlak van de zon zijn verantwoordelijk? En welke rol spelen de magnetische velden van onze ster? Het beantwoorden van dergelijke vragen is de kracht van Solar Orbiter. Zes beeldvormende instrumenten met in totaal tien telescopen kijken in verschillende lagen van de zon, vanaf het zichtbare oppervlak, door de fotosfeer en corona, naar het overgangsgebied tussen de zonneatmosfeer en de binnenste heliosfeer. Vier andere instrumenten, de zogenaamde in-situ instrumenten, meet de zonnewind op de locatie van het ruimtevaartuig. Meer dan welke andere missie dan ook, Solar Orbiter is in staat om al deze regio's en fenomenen met elkaar te correleren, waardoor een uniek alomvattend beeld van de zon als geheel wordt geboden.

De Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI), ontwikkeld en gebouwd bij MPS, kijkt neer op het oppervlak van de zon. "De magnetische structuren op het oppervlak van de zon, zoals onthuld door PHI, zijn de drijvende kracht achter alle processen die worden waargenomen door Solar Orbiter in de buitenste zonnelagen, " zegt MPS-directeur prof.dr. Sami K. Solanki, PHI hoofdonderzoeker. Uit de sterkte en richting van de magnetische velden aan het zonneoppervlak, de onderzoekers kunnen berekenen hoe de magnetische velden zich voortzetten in de buitenste lagen van de zon. Eerste berekeningen van dit soort zijn al beschikbaar en kunnen de waargenomen processen in de fotosfeer en corona helpen verklaren.

PHI-afbeeldingen tonen ook een actief gebied op het oppervlak van de zon. Dergelijke nauw aangrenzende gebieden met tegengestelde magnetische polarisatie zijn vaak het startpunt voor zonnevlekken. In tegenstelling tot de meeste zonnesondes in de ruimte die naar de zon kijken vanaf een locatie dicht bij de aarde, Solar Orbiter had toen al een geheel nieuw perspectief. Ongeveer 70 graden scheidde de sonde van de zichtlijn tussen de zon en de aarde. "Van aarde, dit actieve gebied was niet zichtbaar, ' zegt Solanki.

Ondanks deze eerste bevindingen en successen, de huidige beelden maken nog geen deel uit van de wetenschappelijke meetcampagne van Solar Orbiter. Voor de remote sensing-instrumenten, dit begint pas in 2022 op een veel kortere afstand van de zon. "De afgelopen weken de belangrijkste focus lag op het testen van hoe onze instrumenten zich gedragen onder reële ruimteomstandigheden, " legt Dr. Johann Hirzberger uit, Operationeel wetenschapper PHI. Naast PHI en EUI, ook de andere twee instrumenten met MPS-deelname hebben hun waarde bewezen. De Spectral Imager of the Coronal Environment (SPICE) en de Coronagraph Metis kijken ook in de hete, buitenste schil van de zon en zorgen voor verdere puzzelstukjes voor het totaalbeeld.

"SPICE scant de corona stukje bij beetje en breekt het opgevangen ultraviolette licht af in zijn individuele golflengten, " legt MPS-wetenschapper prof. dr. Hardi Peter uit, SPICE co-hoofdonderzoeker. Hierdoor kunnen conclusies worden getrokken over de overvloed aan bepaalde elementen in de corona. Deze onderzoeken, te, tonen de kracht van Solar Orbiter. Het in-situ instrument Solar Wind Analyzer (SWA) analyseert de frequentie van dezelfde elementen in de zonnewind. "Dit stelt ons in staat te begrijpen wat er gebeurt met de deeltjes op hun weg van de corona naar de ruimte, " zegt Pieter.

De coronagraaf Metis maakt het overgangsgebied tussen corona en binnenste heliosfeer zichtbaar. In tegenstelling tot andere coronagrafen in de ruimte, het instrument genereert binnen enkele minuten de bijbehorende beelden en kan zo ook dynamische processen blootleggen. "Onze ruimtelijke resolutie overtreft al die van andere coronagrafen in de ruimte, " zegt MPS-wetenschapper Dr. Luca Teriaca, Mede-hoofdonderzoeker van Metis.

Alle instrumenten zijn momenteel getuige van een zeer rustige zon. Pas in de komende jaren zal wanneer onze ster door zijn huidige minimum aan activiteit is gegaan, wordt verwacht dat het weer dynamischer wordt. De teledetectie-instrumenten van Solar Orbiter zullen dan hun wetenschappelijke campagne beginnen - en zullen dan een uniek zicht hebben op het zonnevuurwerk.