NASA-Sonde Parker Solar Probe überlebt massive Sonneneruption

Am 5. September 2022 vollbrachte die Parker Solar Probe der NASA eine beeindruckende technische Leistung, indem sie elegant durch einen der stärksten je aufgezeichneten koronalen Massenauswürfe (Coronal Mass Ejections, CMEs) flog. Dies war nicht nur ein großer Segen für die wissenschaftliche Gemeinschaft, sondern trug auch zur Beweisführung einer Theorie bei, die schon seit 20 Jahren besteht und sich mit der Wechselwirkung von CMEs mit interplanetarem Staub befasst. Die Ergebnisse dieser Beobachtungen wurden kürzlich im Astrophysical Journal veröffentlicht.

Bereits in einer Arbeit aus dem Jahr 2003 wurde theoretisiert, dass es zu Interaktionen zwischen CMEs und interplanetarem Staub kommen könnte – möglicherweise sogar dazu führend, dass der Staub ins All hinausgetragen wird. CMEs sind gewaltige Ausbrüche in der äußeren Atmosphäre unserer Sonne, genannt Korona, welche das Weltraumwetter vorantreiben und Satelliten gefährden sowie Kommunikations- und Navigationstechnologien stören können. Wenn wir mehr darüber erfahren würden, wie diese Ereignisse mit dem interplanetarem Staub zusammenhängen, könnten Wissenschaftler besser voraussagen, wann sich CMEs von der Sonne zur Erde bewegen und welche Auswirkungen sie haben werden.

Parker hat dieses Phänomen nun erstmals beobachtet.

„Diese Interaktion zwischen CMEs und Staub wurde vor zwei Jahrzehnten theoretisiert“, sagte Guillermo Stenborg vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Maryland and Hauptautor des Artikels: „Aber erst als Parker Solar Probe durchflog, beobachtete man tatsächlich, dass ein CME wie ein Staubsauger wirkt und den Staub aus seinem Weg räumt.“ Das APL hat das Raumschiff gebaut und betreibt es.

Der interplanetare Staub besteht aus winzigen Partikeln von Asteroiden, Kometen und sogar Planeten und ist im gesamten Sonnensystem vorhanden. Eine Erscheinung namens Zodiakallicht zeigt sich als schwaches Leuchten vor Sonnenaufgang oder nach Sonnenuntergang und ist eine Manifestation der interplanetaren Staubwolke.
Das CME verdrängte den Staub bis zu einer Entfernung von etwa 6 Millionen Meilen von der Sonne – ungefähr einem Sechstel des Abstands zwischen Sonne und Merkur – wurde jedoch fast sofort durch den schwebenden interplanetaren Staub wieder aufgefüllt.

Die direkten Beobachtungen von Parker waren entscheidend für diese Entdeckung, da die Charakterisierung der Dynamik des Staubs in Folge eines CMEs aus großer Distanz herausfordernd ist. Die Forscher sind davon überzeugt, dass Parkers Beobachtungen auch Aufschluss darüber geben könnten, was weiter unten in der Korona passiert, beispielsweise koronale Verdunkelungsbereiche mit geringer Dichte nach dem Ausbruch eines CMEs.
Wissenschaftler haben die Wechselwirkung zwischen CMEs und Staub anhand abnehmender Helligkeit in Bildern von Parkers Wide-Field Imager for Solar Probe (WISPR)-Kamera beobachtet. Dies liegt daran, dass interplanetarer Staub Licht reflektiert und so die Helligkeit verstärkt, wo er vorhanden ist.

Um diese verringerte Helligkeit zu lokalisieren, musste das Team die durchschnittliche Hintergrundhelligkeit von WISPR-Bildern über mehrere ähnliche Umlaufbahnen hinweg berechnen und dabei normale Schwankungen herausfiltern, die auf Sonnenstrahlen und andere Veränderungen in der Sonnenkorona zurückzuführen sind.

„Durch vier Umrundungen der Sonne im gleichen Abstand konnte Parker Daten sehr gut vergleichen“, sagte Stenborg. „Indem wir Helligkeitsschwankungen aufgrund von Koronarverschiebungen und anderen Phänomenen entfernten, konnten wir die Schwankungen isolieren, die durch den Mangel an Staub verursacht wurden.“

Da dieser Effekt bisher nur bei dem Ereignis vom 5. September beobachtet wurde, gehen Stenborg und sein Team davon aus, dass eine Verringerung des Staubs wahrscheinlich nur bei den stärksten CMEs stattfindet.
Dennoch könnte das Studium der Physik hinter dieser Wechselwirkung Auswirkungen auf die Vorhersage des Weltraumwetters haben. Obwohl Wissenschaftler erst beginnen zu verstehen wie interplanetarer Staub Form und Geschwindigkeit eines CME beeinflusst wird weitere Forschung benötigt um dieses Phänomen besser zu erforschen.

Parker hat gerade seinen sechsten Flyby an Venus abgeschlossen und nutzte dabei deren Schwerkraft für Annäherungsmanöver zur Sonne in fünf weiteren Durchgängen. Dies geschieht während sich unsere sonnennahe Umgebung ihrem Maximum nähert, dem Zeitraum im 11-Jahres-Zyklus der Sonne mit den meisten Sonnenflecken und -aktivitäten. Wissenschaftler hoffen darauf, während dieser erhöhten Aktivität mehr seltene Phänomene zu beobachten und deren Auswirkungen auf unsere Erde sowie das interplanetare Medium genauer zu erforschen.

Die Parker Solar Probe wurde im Rahmen des NASA-Programms „Living With a Star“ entwickelt, um die Auswirkungen des Sonne-Erde-Systems auf das Leben und die Gesellschaft zu erforschen. Das Programm wird vom Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, für das Science Mission Directorate der NASA in Washington geleitet. APL war verantwortlich für den Entwurf, Bau und Betrieb der Raumsonde sowie für die Durchführung der Mission im Auftrag der NASA.

Quelle: https://blogs.nasa.gov/parkersolarprobe/2023/09/15/parker-observes-powerful-coronal-mass-ejection-vacuum-up-interplanetary-dust/