Op 5 september 2022 vloog NASA's Parker Solar Probe gracieus langs een van de krachtigste coronale massa-ejecties (CME's) ooit gemeten - niet alleen een indrukwekkend staaltje techniek, maar ook een grote vooruitgang voor de wetenschappelijke gemeenschap.
Onlangs passeerde NASA's Parker Solar Probe de krachtigste verzameling deeltjes ooit, wat belangrijke inzichten opleverde in twintig jaar oude theorieën over hoe deeltjes interageren met interplanetair stof. Deze interactie beïnvloedt de weersvoorspellingen in de ruimte en is van cruciaal belang voor de technologie hier op aarde. Bron afbeelding: NASAGSFC/CIL/BrianMonroe
Parkers reis door een coronale massa-ejectie hielp bij het bewijzen van een twintig jaar oude theorie dat de interactie van coronale massa-ejecties met interplanetair stof belangrijke implicaties heeft voor ruimteweersvoorspellingen. De resultaten zijn onlangs gepubliceerd in The Astrophysical Journal.
In een artikel uit 2003 werd gespeculeerd dat CME's zouden kunnen interageren met interplanetair stof dat in een baan om de ster draait, en zelfs het stof uit de baan zouden kunnen trekken. Verzamelingen van radioactieve deeltjes, gigantische uitbarstingen van de buitenste atmosfeer van de zon, of corona, dragen bij aan de vorming van ruimteweer dat satellieten in gevaar kan brengen, de communicatie- en navigatietechnologie kan verstoren en zelfs het elektriciteitsnet van de aarde kan lamleggen. Door meer te begrijpen over de interactie tussen deze gebeurtenissen en interplanetair stof kunnen wetenschappers beter voorspellen hoe snel CME's van de zon naar de aarde reizen en voorspellen wanneer de aarde door CME's zal worden beïnvloed.
Parker heeft dit fenomeen nu voor het eerst waargenomen.
"Interacties tussen CME's en stof worden al twintig jaar getheoretiseerd, maar werden pas waargenomen toen de Parker Solar Probe CME's observeerde die zich gedroegen als stofzuigers die stof op hun pad opruimden", zegt hoofdauteur Guillermo Stenborg, astrofysicus aan het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, dat het ruimtevaartuig bouwde en exploiteert.
Interplanetair stof bestaat uit kleine deeltjes van asteroïden, kometen en zelfs planeten, en wordt overal in het zonnestelsel aangetroffen. Eén manifestatie van interplanetaire stofwolken is een zwakke gloed, een dierenriem genaamd, die soms vóór zonsopgang of na zonsondergang te zien is.
De CME verplaatste dit stof ongeveer 10 miljoen kilometer van de zon – ongeveer een zesde van de afstand tussen de zon en Mercurius – maar het werd vrijwel onmiddellijk aangevuld door interplanetair stof dat rond het zonnestelsel zweefde.
De in situ waarnemingen van Parker waren van cruciaal belang voor de ontdekking omdat het een uitdaging is om de dynamiek van stof na een CME op afstand te observeren. Volgens de onderzoekers kunnen de observaties van Parker ook inzicht verschaffen in verschijnselen die verband houden met de lagere niveaus van de corona, zoals coronale verduistering veroorzaakt door gebieden met lage dichtheid in de corona, een fenomeen dat vaak voorkomt na CME-uitbraken.
Op 5 september 2022 observeerde de Wide Field Solar Probe (WISPR) camera van Parker Solar Probe het ruimtevaartuig dat door een gigantische coronale massa-ejectie ging. Coronale massa-ejecties zijn gigantische uitbarstingen van plasma en energie uit de zonnecorona die de drijvende kracht zijn achter het ruimteweer. Bron: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory
De wetenschappers merkten op dat de interactie tussen CME's en stof zich manifesteerde als een afname van de helderheid in beelden gemaakt door Parker's Wide Field Imager for Solar Probe (WISPR) camera. Dit komt omdat interplanetair stof licht reflecteert, waardoor de helderheid wordt versterkt waar het stof ook aanwezig is.
Om deze afname in helderheid te vinden, moest het team de gemiddelde achtergrondhelderheid van de WISPR-beelden over verschillende vergelijkbare banen berekenen, waarbij de normale helderheidsvariaties als gevolg van zonnestroomlijnen en andere veranderingen in de corona buiten beschouwing werden gelaten.
"Parker heeft vier keer op dezelfde afstand rond de zon gedraaid, wat ons in staat stelt gegevens van de ene keer op de andere te vergelijken", zei Sternberg. "Door veranderingen in helderheid veroorzaakt door coronale beweging en andere verschijnselen te verwijderen, konden we veranderingen isoleren die veroorzaakt werden door uitputting van stof."
Omdat wetenschappers dit effect alleen tijdens de gebeurtenis van 5 september hebben waargenomen, redeneerden Stenborg en het team dat stofuitputting alleen zou kunnen optreden in de krachtigste CME's.
Het bestuderen van de fysica achter deze interactie zou echter gevolgen kunnen hebben voor weersvoorspellingen in de ruimte. Wetenschappers beginnen nog maar net te begrijpen hoe interplanetair stof de vorm en snelheid van CME's beïnvloedt. Er is echter meer onderzoek nodig om deze interacties beter te begrijpen.
Parker heeft zijn zesde scheervlucht langs Venus voltooid en tijdens zijn volgende vijf naderingen van dichtbij zal hij de zwaartekracht van Venus gebruiken om zichzelf dichter bij de zon te brengen. Dit gebeurt wanneer de zon zelf het zonnemaximum nadert, de periode met de meeste zonnevlekken en zonneactiviteit in de elfjarige cyclus van de zon. Naarmate de zonneactiviteit toeneemt, hopen wetenschappers de kans te krijgen om meer van deze zeldzame verschijnselen te zien en te onderzoeken hoe deze onze aardse omgeving en het interplanetaire medium kunnen beïnvloeden.