ESA’s Solar Orbiter heeft een groot aantal kleine straalstromen ontdekt die uit de buitenste atmosfeer van de zon ontsnappen. En deze jets zouden de lang gezochte bron van zonnewind kunnen zijn.
Zonnewind bestaat uit geladen deeltjes – bekend als plasma – die voortdurend aan de zon ontsnappen. Het beweegt zich vervolgens door de interplanetaire ruimte en botst met alles op zijn pad. Hoewel de zonnewind een fundamenteel kenmerk van de zon is, begrijpen astronomen zelfs na tientallen jaren van gedegen onderzoek nog altijd niet hoe en waar deze nabij de zon wordt gegenereerd. Maar dankzij het Europese ruimtevaartuig Solar Orbiter zijn we nu toch weer een stap dichterbij.
Ook op aarde krijgen we met zonnewind te maken. Wanneer de zonnewind namelijk in botsing komt met het magnetische veld van de aarde, ontstaat er het fraaie poollicht. Het poollicht ontstaat precies op de plek waar de zonnedeeltjes door magnetische veldlijnen de atmosfeer boven de magnetische polen in worden geleid. Op aarde is dat nabij de polen, vandaar dat het noorder- en zuiderlicht juist daar goed zichtbaar is.
ESA’s Solar Orbiter is al enkele jaren op weg naar de zon. Aan boord bevinden zich verschillende geavanceerde instrumenten, waaronder het Extreme Ultraviolet Imager (EUI)-instrument. En met deze camera vervaardigde de orbiter vorig jaar al werkelijk geweldige beelden van de zuidpool van onze zon.
Hierboven is het korte filmpje te aanschouwen. Op de beelden is een zogenaamd ‘coronaal gat’ te zien, nabij de zuidpool van onze moederster. Dit zijn geen echte gaten, maar meer donkere vlekken in de corona – de atmosfeer van de zon – waar de magnetische veldlijnen niet naar de zon terugbuigen, maar de interplanetaire ruimte in verdwijnen.
Jets
De afgelopen tijd hebben onderzoekers zich over de beelden gebogen. En ineens viel hen iets op. Uit verdere analyse is namelijk gebleken dat er veel kleine straalstromen (zogenaamde jets) uit de zon komen zetten. Ze verschijnen als kleine lichtflitsen over het beeld. Elke jet duurt tussen de 20 en de 100 seconden en stoot plasma uit met een snelheid van ongeveer 100 kilometer per seconde. En deze jets zouden weleens de lang gezochte bron van zonnewind kunnen zijn.
Plasma
Van bijzonder belang is het feit dat analyse aantoont dat de jets worden veroorzaakt door de verdrijving van plasma uit de zonneatmosfeer. Onderzoekers weten al tientallen jaren dat een aanzienlijk deel van de zonnewind in verband kan worden gebracht met coronale gaten. Plasma stroomt namelijk langs de magnetische veldlijnen richting het zonnestelsel, waardoor vervolgens zonnewind ontstaat. Maar de vraag was: hoe werd het plasma gelanceerd?
Niet uniform
De traditionele veronderstelling was dat, omdat de corona heet is, deze op natuurlijke wijze zal uitzetten en een deel ervan langs de veldlijnen zal ontsnappen. Maar de beelden van het coronale gat op de zuidpool van de zon vertellen nu een ander verhaal. De afzonderlijke jets die nu zijn ontdekt betwisten de veronderstelling dat zonnewind alleen in een gestage, uniforme stroom wordt geproduceerd. “Een belangrijke bevinding is dat deze stroom voor een groot deel niet uniform is,” zegt onderzoeker Andrei Zhukov. “De alomtegenwoordigheid van de jets suggereert dat zonnewind uit coronale gaten zou kunnen ontstaan als een zeer periodieke uitstroom.”
Energie
De energie die elke jet genereert, is klein. De krachtigste zonnevlammen worden geschaard onder klasse X en aan de andere kant van het spectrum vinden we nanovlammen, hele kleine uitbarstingen op de zon. Er zit een miljard keer meer energie in een X-klasse zonnevlam dan in een nanovlam. De kleine jets die nu door de Solar Orbiter zijn ontdekt, zijn zelfs nóg minder energiek dan dat; ze genereren ongeveer duizend keer minder energie dan een nanovlam. En het grootste deel van die energie manifesteert zich in de uitdrijving van het plasma.
Zonnewind
Al met al verschaft de studie meer inzicht in de mysterieuze oorsprong van zonnewind. Want blijkbaar hebben de nieuw ontdekte laag energetische jets er wat mee te maken. De alomtegenwoordigheid van de jets suggereert dat ze een substantieel deel van het materiaal uitstoten dat we in zonnewind zien. “Ik denk dat het een hele belangrijke stap is dat we nu iets hebben gevonden dat bijdraagt aan zonnewind,” aldus onderzoeker David Berghmans.
De ontdekking biedt goede hoop voor het vervolg van de Solar Orbiter-missie. Zo is het de bedoeling dat het ruimtevaartuig de komende jaren herhaaldelijk de zon dicht zal naderen om prachtige foto’s te schieten en meer gegevens te verzamelen. En naarmate de missie vordert, zullen ook de nu ontdekte jets beter bestudeerd kunnen worden. Dat komt omdat het ruimtevaartuig zich langzaam in de richting van de poolgebieden zal bewegen. Bovendien stevenen we nog altijd af op een zonnemaximum, wat betekent dat op veel verschillende breedtegraden coronale gaten zullen opduiken, waardoor de Solar Orbiter deze in nog meer detail kan analyseren. “Het is moeilijk om sommige eigenschappen van de kleine jets te meten nu we ze nog van opzij bekijken,” legt onderzoeker Daniel Müller uit. “Maar over een paar jaar zullen we ze vanuit een heel ander perspectief bekijken.” En dat zal waarschijnlijk weer hele nieuwe inzichten opleveren over onze nog altijd ongrijpbare moederster.
