Icarus met een hitteschild

Nog nooit was een ruimtetuig zo dichtbij de zon. Astrofysici leren zo de mysterieuze corona beter kennen.

Vorige week pakte vaktijdschrift Nature uit met de analyse van de eerste metingen die de Parker Solar Probe heeft gedaan van de corona, de miljoenen kilometers uitgestrekte atmosfeer van de zon die bij een eclips een prachtige stralenkrans vormt. De ruimtesonde van de Nasa is de zon dichter genaderd dan eender welk tuig dat ooit naar de ruimte is geschoten. De metingen vertellen waarom de corona honderden keren heter is dat het zonneoppervlak. En ze bieden inzicht in het ontstaan van de zonnewind.

‘De drie nabije passages die de sonde tot nog toe heeft gemaakt, waren echt spectaculair’, zegt Stuart Bale, astrofysicus aan de universiteit van Berkeley (Californië) en verantwoordelijk voor de analyse van de meetgegevens. ‘We konden de magnetische structuur van de corona in detail bestuderen, waaruit blijkt dat de zonnewind ook voortkomt uit kleine gaten in de zonneatmosfeer. We zagen ook grote jets ontstaan en andere erupties die een eerder kronkelend patroon vormen. En we waren verbaasd over de stoffige omgeving.’

De komende zes jaar zal de sonde, die zo groot is als een personenwagen, een steeds kleiner wordende elliptische baan rond de zon volgen, om uiteindelijk zo dichtbij te komen dat hij de ster ‘praktisch kan aanraken’. Het nadeel van die nabijheid is dat er maar weinig foto’s naar de aarde kunnen worden gestuurd, want als de camera van de sonde ook maar een ogenblik recht op de zon wordt gericht, zou hij meteen smelten. Daarom kijken alle boordinstrumenten zijdelings en peilen ze zo de stroom geladen deeltjes die als zonnewind voorbijvliegen.

Coronale gaten

Wetenschappers wisten al dat die wind uit twee componenten bestaat: een ‘snelle’ die aan 700 kilometer per seconde ‘waait’ en die ontstaat nabij de polen van de zon (waar zich grote coronale gaten bevinden), en een ‘trage’ die maar 500 km/s haalt. De oorsprong van de trage wind was een raadsel. Tot nu, want met de observaties van de Parker Solar Probe kan hij teruggevoerd worden tot kleine coronale gaten die kriskras verspreid liggen langs de zonneevenaar – het is de eerste keer dat deze gaten zijn waargenomen. Coronale gaten zijn plekken waar het iets kouder en ijler is dan elders in de corona. Ze laten niet alleen magnetische veldlijnen door, maar fungeren ook als ventiel waarlangs geladen deeltjes kunnen ontsnappen.

Waarom is de corona zo verschroeiend heet? ‘De temperatuur loopt er op tot miljoenen graden, terwijl het op de zon maar enkele duizenden graden warm is’, zegt Timothy Horbury, ruimteonderzoeker aan het Londense Imperial College. ‘Dat is alsof het op aarde hoog in de lucht duizenden graden warmer zou zijn dan op de grond – terwijl het in onze atmosfeer natuurlijk net kouder is. Hoe kan het dat dit op de zon

De temperatuur in de corona loopt op tot miljoenen graden, terwijl het op de zon maar enkele duizenden graden warm is. anders is?’ De Parker Solar Probe geeft een gedeeltelijke verklaring. De zonnewind ontstaat uit explosieve bundels (‘jets’) en niet uit een gestage deeltjesstroom. ‘Het is een opeenvolging van harde knallen’, aldus Horbury.

Witte spikkeltjes

De onderzoekers waren ook verbaasd over het vele stof dat de sonde rond de zon aantrof. Na de dichtste passages hing hij vol fijne stofdeeltjes, die bovendien kleine putjes hadden gemaakt in het hitteschild – te zien als witte spikkeltjes op de camerabeelden. Vermoedelijk gaat het om resten van asteroïden en kometen die zich – als kosmische Icarussen – te dicht bij de zon hebben gewaagd en daar gesmolten of verdampt zijn.

De metingen die nu zijn geanalyseerd, zijn gedaan op het moment dat de sonde nog 24 miljoen kilometer verwijderd was van de zon. Over zes jaar zal dit bij de dichtste passage nog slechts 6 kilometer zijn. Om de extreme hitte en straling te kunnen weerstaan, beschikt de Parker Solar Probe over een wit (goed reflecterend) keramisch hitteschild dat temperaturen tot 1.400 graden kan verdragen. Tijdens een ‘fly by’ is het hitteschild het enige stuk dat rechtstreeks is blootgesteld aan de zonnestraling. De sonde klapt zijn zonnepanelen dan in tot binnen de veilige schaduw van het schild. De Parker Solar Probe is trouwens een echte recordjager: hij is nu al de snelste van alle ruimtesondes, met een vaart van bijna 250.000 km/u (ten opzichte van de zon). Daarmee zou hij in tien minuten rond de aarde vliegen. Maar dat is niets vergeleken met de bijna 700.000 km/u die de sonde in 2024 zal halen.

‘De drie nabije passages die de sonde tot nog toe heeft gemaakt, waren echt spectaculair’

STUART BALE

Astrofysicus universiteit van Berkeley

© The Guardian