Erste Aufnahme des Solar Orbiters von der Sonne. Die Sonnenkorona ist als heller Lichtring sichtbar

© Solar Orbiter/EUI Team (ESA & NASA); CSL, IAS, MPS, PMOD/WRC, ROB, UCL/MSSL

Science
07/16/2020

Sonnen-Sonde schickt spektakuläre Fotos zur Erde

Erste Nahaufnahmen der ESA-Raumsonde Solar Orbiter zeigen winzige Sonneneruptionen.

von Franziska Bechtold

Wenige Monate nach ihrem Start am 10. Februar liefert die Raumsonde der ESA, der Solar Orbiter, erste spektakuläre Bilder unserer Sonne. Dabei entdeckten die ESA-Wissenschaftler ein neues Phänomen: Auf der Sonne finden ständig kleine Eruptionen statt.

Der Solar Orbiter ist das große Projekt der europäischen Raumfahrtagentur (ESA). Nachdem die Raumsonde mit einer Altas-V-Rakete in den Himmel geschossen wurde, konnte sie sich der Sonne am 15. Juni bis auf 77 Millionen Kilometer nähern. Nur die Parker Solar Probe der NASA kam bisher näher an die Sonne heran. Bis 2024 soll sie sich der Sonne auf 5,9 Millionen Kilometer nähern. Aufgrund dieser extremen Nähe kann die NASA-Sonde allerdings keine Bilder der Sonne aufnehmen, da technische Instrumente den Bedingungen dort nicht gewachsen sind. Die Entfernung zwischen Erde und Sonne beträgt je nach Jahreszeit zwischen 147 und 150 Millionen Kilometer.

Hochauflösendes Bild der oberen Sonnenatmosphäre, der Korona. Der Pfeil deutet auf eines der Lagerfeuer

Die Bilder zeigen die Chromosphäre, ein Teil der Atmosphäre, der Sonne in einer von Wasserstoff produzierten ultravioletten Wellenlänge. 

Hochauflösendes Bild der oberen Sonnenatmosphäre, der Korona.

Hochauflösendes Bild der oberen Sonnenatmosphäre, der Korona.

Diese erste Annäherung an die Sonne nutzen die ESA-Wissenschaftler, um die Technik auf dem Solar Orbiter zu testen. 10 Instrumente, darunter 6 Teleskope, wurden auf den Stern gerichtet und konnten Nahaufnahmen von der Sonne machen. Zwar konnte das Daniel K. Inouye Solar Telescope in Hawaii im Jänner 2020 Bilder mit höherer Auflösung aufnehmen. Allerdings wurden die Bilder von der Erde aus aufgenommen und hatten durch die Erdatmosphäre daher nicht vollkommen freie Sicht. Hier liefert der Solar Orbiter Bilder, die ein bisher unbekanntes Phänomen aufnehmen konnten. 

Lagerfeuer erhitzen Sonnenkorona

Dabei handelt es sich um „Lagerfeuer“, die mit dem Extreme Ultraviolet Imager (EUI) aufgenommen wurden. „Sie sind kleine Verwandte der Sonneneruptionen, die wir von der Erde aus beobachten können. Sie sind aber millionen- oder milliardenfach kleiner“, so David Berghmans vom Royal Observatory of Belgium (ROB). Er hat Bilder der Sonnenkorona analysiert, also der extrem heißen äußersten Schicht der Sonnenatmosphäre. Hier ist es mehr als eine Million Grad heiß, während man auf der Oberfläche der Sonne vergleichsweise frische 5.500 Grad misst.

Die Lagerfeuer könnten der Grund dafür sein, warum in der Sonnenkorona eine so viel höhere Temperatur herrscht, als in anderen Atmosphärenschichten. Allerdings ist das nur eine Theorie. Die ESA-Wissenschaftler müssen nun untersuchen, ob es sich wirklich nur um Mini-Eruptionen oder etwas anderes handelt. „Diese Lagerfeuer sind für sich genommen unbedeutend, aber rechnet man ihren Effekt auf die gesamte Sonne hoch, könnten sie die Erhitzung der Sonnenkorona bestimmen“, so Frédéric Auchère, vom französischen Institut d'Astrophysique Spatiale (IAS).

Der Solar Orbiter hat die Sonne in verschiedenen Wellenlängen fotografiert. Zu sehen sind verschiedene Schichten der Sonne mit der Sonnenkorona, der mittleren und niedrigeren Sonnenatmosphäre. Zu sehen sind ihr Magnetfeld (mitte links) und die Geschwindigkeit, mit der sich die Sonne bewegt (unten links, die blaue Seite ist der Erde zugewandt).

Ein Close-up der Sonne. Das Bild erstreckt sich etwa 200.000 x 200.000 km und zeigt die durch heißes Plasma geformte Oberfläche der Sonne

Die Aufnahme des "Coronographs" blockiert das Licht der Sonne um erstmals nur ihre Korona zu zeigen. Die Aufnahmen wurden in sichtbaren und ultraviolettem Licht gemacht. 

Sonnenwinde und Magnetfeld

Nicht nur die Nähe, auch der Winkel, aus dem die Sonne beobachtet werden konnte, ist besonders. So konnten die Wissenschaftler erstmals Regionen sehen, die von der Erde nicht beobachtet werden können. „Bisher waren wir nicht in der Lage, das Magnetfeld auf der Rückseite der Sonne zu messen“, so Sami Solanki vom Max-Planck-Institut in Göttingen.

Die 4 Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) messen und charakterisieren die magnetischen Feldlinien und die Sonnenwinde, die vom Stern ins All gehen. So können die Forscher den Ursprung der Sonnenwinde nachverfolgen und Regionen ausmachen, wo sie entstehen. Bisher weiß man zwar, dass das Magnetfeld der Sonne für das Entstehen von Eruptionen verantwortlich ist, wie und warum sie entstehen, ist aber noch unbekannt. Dieses Rätsel soll mithilfe des Solar Orbiters gelöst werden.

Um die Bilder vom Solar Orbiter zur Erde zu senden wurde eine 35 Meter große Deep Space-Antenne genutzt. Da sich die Sonde in 134 Millionen Kilometer Entfernung von der Erde befand, dauerte es eine Woche, bis die Bilder an der Empfangsstation Malargüe, Argentinien, ankamen.

Testphase abgeschlossen

Schon aus diesem kurzen Test konnten die Wissenschaftler zahlreiche neue Erkenntnisse über unseren zentralen Stern ziehen. Dabei wurde mit diesem Test lediglich die Inbetriebnahme des Solar Orbiter abgeschlossen. Derzeit befindet sie sich in der Reisephase, in der die Sonde bis November 2021 bis auf 42 Millionen Kilometer an die Sonne kommen wird.

Hier findet dann die wissenschaftliche Hauptphase statt. Wie bei der Parker Solar Probe wird auch beim Solar Orbiter die Schwerkraft der Venus genutzt, um die Sonde auf ihre Flugbahn zu bringen.