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SOLAR ORBITER
Die gesamte Sonnenscheibe mit unerreichter Detailschärfe
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung
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21. November 2024

Der europäischen Sonnensonde Solar Orbiter sind neue, detaillierte Bilder der Sonnenscheibe in bisher unerreichter Detailschärfe zu verdanken. Die jetzt vorgestellten Ansichten entstanden aus Daten, die Solar Orbiter am 22. März 2023 von knapp außerhalb der Umlaufbahn des Merkurs gewonnen hat. Sie zeigen die faszinierende Dynamik unseres Zentralsterns.

Sonne

Die Oberfläche der Sonne im sichtbaren Licht zusammengesetzt aus Messdaten des Doppelteleskops PHI vom 22. März 2023. Bild: ESA & NASA / Solar Orbiter / PHI Team  [Großansicht]

Kein Körper in unserem Sonnensystem ist so dynamisch und vielschichtig wie die Sonne. Um möglichst all ihre Eigenheiten aufzudecken, ist die ESA-Raumsonde Solar Orbiter mit insgesamt sechs Messinstrumenten ausgestattet, die in verschiedene Schichten unseres Sterns blicken. So fängt etwa das Instrument Extreme-Ultraviolet Imager (EUI) die besonders kurzwellige ultraviolette Strahlung der Sonne ein, die ihren Ursprung vornehmlich in ihrer heißen äußeren Atmosphäre, der Sonnenkorona, hat. Das Doppelteleskop Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) richtet seinen Blick auf die darunterliegende, sichtbare Oberfläche, die Photosphäre. Das Licht, das von dort abgestrahlt wird, enthält auch Informationen über die Stärke des Sonnenmagnetfeldes und die Bewegungsrichtung des Sonnenplasmas.

Die jetzt vom Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen veröffentlichten Aufnahmen der Sonne entstanden aus Messdaten beider Instrumente vom 22. März 2023. "Wenn man die Sonne in ihrer Gesamtheit verstehen will, ist es unabdingbar gleichzeitig und mit hoher Auflösung in all ihre Schichten zu schauen", so MPS-Direktor Prof. Dr. Sami K. Solanki, wissenschaftlicher Leiter des PHI-Teams. "Das kann Solar Orbiter wie keine Raumsonde vor ihr." Neben der umfangreichen Instrumentierung ist ein weiterer Vorteil der Raumsonde ihre außergewöhnliche Flugbahn. Sie führt Solar Orbiter auf langgezogenen Ellipsen um die Sonne herum – und so immer wieder auf weniger als ein Drittel des Abstandes zwischen Erde und Sonne an unser Zentralgestirn heran. Das entspricht etwa 42 Millionen Kilometern.

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Am 22. März vergangenen Jahres trennten Solar Orbiter etwa 74 Millionen Kilometer von ihrem Forschungsobjekt. Aus dieser "Nähe" ist die Sonne zu groß, um komplett ins Sichtfeld des hochauflösenden Teleskops von PHI zu passen. Stattdessen gelangen über einen Zeitraum von mehreren Stunden insgesamt 25 Teilaufnahmen, die Forschenden des PHI-Teams nun mosaikartig zu Gesamtansichten der Sonne vereint haben. "Die Informationen, die wir beispielsweise für unsere magnetischen Karten der Sonne benötigen, verstecken sich nur in einem winzigen Teil des eingefangenen Lichtes", erklärt MPS-Wissenschaftler Dr. Johann Hirzberger aus dem PHI-Team, der die Mosaike erstellt hat. "Die Daten können deshalb an Bord der Sonde kaum komprimiert werden. Wegen des großen Abstandes zur Erde und der vergleichsweise geringen Datenübertragungsrate erreichen uns die riesigen Datenmengen, die so anfallen, zum Teil erst Monate nach der Messung."

Da Solar Orbiter während der Messungen zudem immer weiterfliegt, entstehen die einzelnen Teilansichten alle aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln. Diese Effekte müssen beim "Zusammenpuzzeln" der Mosaike sorgfältig berücksichtigt werden. Dennoch erwartet das PHI-Team, ähnliche hochaufgelöste Ansichten der gesamten Sonnenscheibe demnächst schneller und zudem regelmäßig etwa zweimal im Jahr zu liefern. Sie werden helfen zu verstehen, wie sich unser Bild der Sonne als Ganzes aus ihren kleinsten Strukturen und Prozessen zusammensetzt.

Die jetzt veröffentlichten Gesamtansichten der Photosphäre haben eine Auflösung von etwa 175 Kilometern pro Pixel. Damit bleibt ihre Detailschärfe hinter der Genauigkeit der leistungsfähigsten Sonnenteleskope auf der Erde zurück. Allerdings können die irdischen Sonnenspäher nur einen sehr kleinen Ausschnitt der Sonnenoberfläche hochaufgelöst abbilden. Und wegen der schwierigen Beobachtungsbedingungen auf der Erde, wo ständige Luftturbulenzen den Blick stören, ist es kaum möglich, diese "Sonnenschnipsel" jemals zu einem Ganzen zusammenzusetzen. Da die Erdatmosphäre zudem die ultraviolette Strahlung von der Sonne größtenteils verschluckt, sind zeitgleiche Aufnahmen der Korona von der Erde aus ebenfalls nicht möglich.

Beim Hineinzoomen (siehe Link) in die neuen Sonnenansichten offenbart sich die ganze Komplexität und Schönheit unseres Sterns. Im sichtbaren Licht überzieht ein wabenartiges Muster die Photosphäre. Es ist Ausdruck der heißen Plasmaströme, die im Innern der Sonne aufsteigen, abkühlen und wieder in die Tiefe sinken – ganz ähnlich wie in einem Topf kochenden Wassers. Auch Sonnenflecken, dunkle Bereiche auf der Sonnenoberfläche, sind zu sehen. Zeitgleich wurden auch eine magnetische Karte, das Magnetogramm, eine Geschwindigkeitskarte, das Tachogramm, und ein Blick auf die dynamischen Prozesse in der Korona veröffentlicht.

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Solar Orbiter zeigt die gesamte Sonnenscheibe mit unerreichter Detailschärfe. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Solar Orbiter: Spektakulärer Blick in die Korona der Sonne - 19. Mai 2022
Solar Orbiter: So nah wie noch nie an der Sonne - 24. März 2022
Solar Orbiter: Sonden beobachten koronalen Massenauswurf - 17. Mai 2021
Solar Orbiter: Die Sonnenkorona und ihre Lagerfeuer - 28. April 2021
Solar Orbiter: Erste Nahaufnahmen von der Sonne - 16. Juli 2020
Links im WWW

Sonnenansichten zum Reinzoomen - PHI-und EUI-Aufnahmen vom 22. März 2023
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
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