Drie van de instrumenten van het Solar Orbiter-ruimtevaartuig, inclusief Imperial's magnetometer, hebben hun eerste gegevens vrijgegeven.

Het Solar Orbiter-ruimtevaartuig van de European Space Agency werd in februari 2020 gelanceerd op zijn missie om naar de zon te studeren en begon in juni met het verzamelen van wetenschappelijke gegevens. Nutsvoorzieningen, drie van de tien instrumenten hebben hun eerste tranche van gegevens vrijgegeven, het onthullen van de staat van de zon in een 'stille' fase.

Het is bekend dat de zon een 11-jarige cyclus van zonnevlekkenactiviteit volgt en is momenteel bijna volledig vrij van zonnevlekken. Verwacht wordt dat dit de komende jaren zal veranderen naarmate de activiteit van de zonnevlekken toeneemt, waardoor de zon actiever wordt en de kans op ongunstige 'ruimteweer'-gebeurtenissen toeneemt, waar de zon enorme hoeveelheden materiaal en energie vrijgeeft in zonnevlammen en coronale massa-ejecties.

De activiteit van de zon is nauw verbonden met de toestand van zijn magnetisch veld, en dit wordt gemeten door Imperial's instrument aan boord van Solar Orbiter, de magnetometer (MAG). Sinds juni, MAG heeft honderden miljoenen 'vectoren' geregistreerd – metingen van de richting en sterkte van het magnetische veld van de zon.

Solar Orbiter is al in de baan van Venus gevlogen, het verzamelen van enkele van de gegevens die tot nu toe het dichtst bij de zon staan, en zal de komende jaren steeds dichterbij komen. Het draait momenteel dicht bij de evenaar van de zon, die in tijden van hoge activiteit een sterk vervormd magnetisch veld zou vertonen.

Momenteel, echter, de magnetische 'evenaar' van de zon ligt heel plat op de ware evenaar, waardoor het ruimtevaartuig wekenlang velden van het noordelijk magnetisch halfrond kan observeren, wanneer slechts een paar graden ten noorden van de evenaar. Nabij tijden van hoge zonneactiviteit, wanneer de magnetische evenaar van de zon meer vervormd is, het is niet mogelijk om zo lang een enkele polariteit van het magnetische veld te zien.

Zonnewindstructuur

De MAG heeft ook golven waargenomen die worden veroorzaakt door protonen en elektronen die van de zon stromen. Verder weg, dichtbij de aarde, deze deeltjes worden gelijkmatiger verdeeld in de bulk zonnewind van geladen deeltjes die van de zon stromen, maar bij Solar Orbiter zijn er ook 'stralen' protonen en elektronen die van de zon komen.

Er blijkt veel meer structuur in de zonnewind dichter bij de zon, en dit wordt verder aangetoond door MAG die de aanwezigheid van 'switchbacks' bevestigt - dramatische plooien in de zonnewind die voor het eerst werden geregistreerd door de Parker Solar Probe, een NASA-missie gelanceerd in 2018.

Solar Orbiter en Parker Solar Probe zullen de komende jaren samenwerken om gegevens over dezelfde verschijnselen op verschillende afstanden en banen rond de zon te vergelijken wanneer deze ontwaakt en de volgende fase van zijn zonnevlekkencyclus ingaat.

Een bewijs van hard werken

De gegevens die vandaag zijn vrijgegeven, maken deel uit van de inzet van Solar Orbiter om gegevens binnen drie maanden na aankomst op de grond vrij te geven - een strak schema voor elke ruimtemissie, maar vooral uitdagend tijdens een pandemie. Professor Tim Horbury, de hoofdonderzoeker van MAG van het Department of Physics van Imperial, zegt dat het feit dat de gegevens op tijd klaar zijn, een bewijs is van het harde werk van het technische team van Imperial.

"Ze hebben de afgelopen maanden ongelooflijk hard gewerkt. Het is enorm veel werk geweest, " zei hij. Maar het heeft zijn vruchten afgeworpen. "Er is veel dat we vrijgeven waar nog niemand echt in detail naar heeft gekeken. Dus ik ben er zeker van dat er ook een hele reeks extra wonderen zal zijn - we weten alleen nog niet wat ze zijn. Er is enorm veel voor mensen te doen, en ik hoop echt dat mensen erin duiken."

Een van de eerste uitdagingen van het team was om de kleine magnetische veldsignaturen van het ruimtevaartuig zelf te elimineren. Bijna alles dat op elektrische stroom op het ruimtevaartuig draait, creëert een wisselend magnetisch veld dat uit de gegevens moet worden verwijderd om het echte signaal van de zon te krijgen. Dit omvat de zonnepanelen, de stuwraketten, de andere wetenschappelijke instrumenten en meer dan 50 afzonderlijke kachels.

Terwijl verschillende delen van het ruimtevaartuig aangingen, het team moest gegevens van ze allemaal nemen om hun signaal te elimineren. Maar professor Horbury zegt dat het het allemaal waard was:"Dit is nog maar het begin, maar de data is al enorm spannend en zeer rijk.

"Solar Orbiter maakt zijn belofte waar. We wisten altijd dat het een fantastische missie zou worden en de vroege metingen laten zien hoeveel potentieel er is voor ongekende inzichten in de zon, " hij zei.

MAG Instrument Manager Helen O'Brien zei:"MAG presteert nu al zeven maanden briljant. We hebben het hier op aarde getest voor de lancering, maar we kunnen de harde ruimteomgeving niet perfect nabootsen, en zeker niet voor de lange periodes die MAG nu meemaakt.

"Dus om te zien dat de eerste gegevens openbaar worden, is geweldig, en dit is nog maar het begin. In december, het ruimtevaartuig vliegt langs Venus, en dan zijn we in februari volgend jaar weer op de helft van de afstand zon-aarde. We zijn zo trots!"