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Sonnenforschung

„Parker Solar Probe“: Nasa-Raumsonde „berührt“ die Korona der Sonne

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Die Nasa-Raumsonde „Parker Solar Probe“ erforscht die Sonne und hat nun als erstes Raumschiff die Atmosphäre unseres Heimatsterns „berührt“.

Washington D.C. – Mehr als drei Jahre sind seit ihrem Start vergangen, nun gibt es große Neuigkeiten von der Nasa-Raumsonde „Parker Solar Probe“. Die Sonde, die im Sommer 2018 gestartet ist, hat als erste Raumsonde die Sonne „berührt“, wie die US-Raumfahrtorganisation Nasa es in einer Mitteilung nennt. Tatsächlich ist „Parker Solar Probe“ erstmals durch die obere Atmosphäre der Sonne – die sogenannte Korona – geflogen und hat dabei die Partikel und Magnetfelder in dieser Region untersucht.

Die Nasa vergleicht das in ihrer Mitteilung mit einem anderen großen Meilenstein in der Raumfahrt: der ersten Mondlandung. Es sei „ein großer Schritt für Parker Solar Probe und ein gigantischer Sprung für die Sonnen-Wissenschaft“, heißt es. Denn genau wie die Mondlandung dazu beitrug, zu verstehen, wie der Mond einst entstanden ist, helfe die „Berührung“ der Sonne den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern dabei, wichtige Informationen über die Sonne aufzudecken. „Dass die Parker Solar Probe die Sonne berührt, ist ein monumentaler Moment für die Sonnen-Forschung und eine wirklich bemerkenswerte Leistung“, freut sich der Wissenschaftsdirektor der Nasa, Thomas Zurbuchen.

Nasa-Raumsonde „Parker Solar Probe“ fliegt in die Korona der Sonne

Eine Mission zur Sonne – diesen Plan hatten die Forschenden der Nasa schon seit mehr als 60 Jahren auf ihrem Wunschzettel. Doch erst technologische Fortschritte machten es möglich, eine Raumsonde zu bauen, die die Temperaturen des Sterns im Zentrum unseres Sonnensystems überstehen kann. Nun ist die „Parker Solar Probe“ bei der Arbeit, erforscht die Sonne und begeistert die Forschung. „Sie verschafft uns nicht nur tiefere Einblicke in die Entwicklung unserer Sonne und deren Auswirkungen auf unser Sonnensystem, sondern alles, was wir über unseren eigenen Stern erfahren, lehrt uns auch mehr über die Sterne im Rest des Universums“, erklärt Zurbuchen.

Die Nasa-Raumsonde „Parker Solar Probe“ „berührt“ die Atmosphäre der Sonne, die Korona. (künstlerische Darstellung)

Die Raumsonde „Parker Solar Probe“ wurde nach dem US-Astrophysiker Eugene Parker benannt, der 1958 eine damals revolutionäre Theorie über Sonnenwinde aufgestellt hatte. Jetzt kreist die Sonde mit seinem Namen um die Sonne und entdeckt dort Dinge, die andere Raumsonden aufgrund der großen Entfernung nicht sehen konnten. Bereits 2019 entdeckte die Nasa-Sonde magnetische Zickzackstrukturen im Sonnenwind, die in der Nähe der Sonne mehr werden. Auch den Ort, von dem diese Strukturen ausgehen, konnte die Sonde mittlerweile enthüllen: Die Sonnen-Oberfläche.

„Parker Solar Probe“: Nasa-Raumsonde „berührt“ die Atmosphäre der Sonne

„Parker Solar Probe“ ist nun das erste Mal durch die Korona der Sonne geflogen – weitere Durchflüge sind im Laufe der Mission geplant. „Weil die Sonde so nah an die Sonne heranfliegt, nimmt sie die Bedingungen in der magnetisch dominierten Schicht der Sonnenatmosphäre – der Korona – wahr, die wir vorher nie wahrnehmen konnten“, erläutert der Parker-Projektwissenschaftler Nour Raouafi vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. „Wir können tatsächlich sehen, wie die Raumsonde durch die koronalen Strukturen fliegt, die man bei einer Sonnenfinsternis beobachten kann.“

Korona der Sonne ist nur bei einer Sonnenfinsternis sichtbar – und extrem heiß

Die Korona der Sonne ist nur bei einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar. Sie erscheint wie ein „Kranz“ oder eine „Krone“ um die dann vollständig bedeckte Sonne und hat daher auch ihren Namen erhalten. Die Korona erscheint paradox: Sie ist zwar weit von der Sonnenoberfläche entfernt, ist jedoch trotzdem deutlich heißer. Auf der sichtbaren Oberfläche der Sonne, der Photosphäre, herrschen Temperaturen von etwa 5500 bis 6000 Grad Celsius, die Korona dagegen kommt auf bis zu eine Million Grad Celsius.

Um diese extremen Temperaturen zu überstehen, ist eine ausgeklügelte Technik nötig. „Der Hitzeschild ist eine der Technologien, die uns die Mission überhaupt erst ermöglicht haben“, erklärte der Nasa-Projektmanager Andy Driesman vor dem Start der „Parker Solar Probe“ im Sommer 2018. „Er erlaubt es der Raumsonde, etwa bei Zimmertemperatur zu arbeiten“. Den Berechnungen zufolge soll sich der Hitzeschild bis auf 1377 Grad Celsius aufheizen, auf der anderen Seite soll die Temperatur bei angenehmen 30 Grad Celsius liegen.

Von der Sonnenatmosphäre geht der Sonnenwind aus, der auch die Erde beeinflusst

Die Atmosphäre der Sonne ist für die Forschung besonders spannend, weil von dort der Sonnenwind ausgeht, der das gesamte Sonnensystem beeinflusst. Während die Nasa-Sonde die Sonne umkreist, ist sie bereits mehrere Male in die Korona hineingetaucht. Bisher hat sich die „Parker Solar Probe“ der Sonnenoberfläche bis auf knapp 15 Sonnen-Radien (etwa 10,4 Millionen Kilometer) genähert und ist dabei auch durch ein Korona-Feature namens Pseudostreamer geflogen. Diese massiven Strukturen steigen von der Oberfläche der Sonne auf und können während einer Sonnenfinsternis von der Erde aus beobachtet werden.

Als die „Parker Solar Probe“ der Nasa die Sonnenkorona durchquerte, flog die Sonde an Strukturen vorbei, die als Sonnenkorona-Partikel bezeichnet werden. Diese Strukturen sind als helle Merkmale zu sehen, die sich in den oberen Bildern nach oben und in der unteren Bildreihe schräg nach unten bewegen.

Der Flug der Nasa-Sonde durch den Pseudostreamer sei vergleichbar mit dem Flug in das Auge eines Sturms, heißt es bei der Nasa. Die Bedingungen wurden ruhig und Partikel verlangsamten sich – es sei eine dramatische Veränderung gegenüber der hektischen Flut von Partikeln gewesen, auf die die Raumsonde normalerweise im Sonnenwind trifft.

Nasa-Raumsonde soll noch mehrmals die Sonne „berühren“

Für die Zukunft ist geplant, dass die Nasa-Raumsonde weitere Male in die Korona hineintaucht und die Sonne „berührt“. Die Sonde wird die Sonne weiter spiralförmig umkreisen und ihrer Oberfläche letztlich bis auf 8,86 Sonnen-Radien (etwa 6,1 Millionen Kilometer) nahekommen. Bereits im Januar 2022 soll „Parker Solar Probe“ erneut in die Korona abtauchen. „Ich bin gespannt, was Parker in den kommenden Jahren findet, wenn die Raumsonde wiederholt durch die Korona fliegt“, sagt Nicola Fox, die Leiterin der Nasa-Abteilung Sonnenforschung. „Die Möglichkeiten für neue Entdeckungen ist grenzenlos.“

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Auch die Aktivität der Sonne soll bei der weiteren Mission der „Parker Solar Probe“ behilflich sein. Die Sonne durchläuft einen 11-jährigen Zyklus, der vor einiger Zeit begonnen hat und dafür sorgt, dass die Aktivität der Sonne sich bereits merklich steigert. Erwartet wird, dass dann auch der äußere Rand der Korona sich ausdehnt und die Nasa-Sonde so die Gelegenheit hat, sich für längere Zeit innerhalb der Korona aufzuhalten.

Nasa-Mission soll unseren Heimatstern besser verstehen helfen

Ein Ziel der Nasa-Mission zur Sonne ist es, unseren Heimatstern besser zu verstehen. Wie kann es sein, dass die Korona Millionen Grad heiß wird, während die Oberfläche verhältnismäßig kühl bleibt? Wie genau entstehen Sonnenwinde und aus welchen Strukturen bestehen sie? Die Nasa-Sonde soll auch dabei helfen, das sogenannte Weltraumwetter besser zu verstehen – Sonnenstürme, die auf der Erde im besten Fall Polarlichter auslösen, im schlechtesten Fall die Elektrizität, Satelliten und das Internet beeinträchtigen können.

Die Mission „Parker Solar Probe“ wird in den kommenden Jahren viele Fragen über unsere Sonne beantworten – die Forschende dann auch auf andere Sterne im Weltall anwenden möchten. Der Nasa-Wissenschaftsdirektor Thomas Zurbuchen erklärte bereits beim Start der Sonnen-Sonde im Jahr 2018: Wenn wir unseren Stern studieren, lernen wir nicht nur mehr über die Sonne, sondern auch über all die anderen Sterne in der Galaxie.“ (tab)

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