NASA-Raumsonde fängt „wahnsinnige Wirbel“ in der Sonnenatmosphäre ein

 (mashable.com)
1 Punkte von GN⁺ 2024-04-08 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Die Parker Solar Probe, die als schnellste Raumsonde im Sonnensystem vorgestellt wird, hat in der Korona, der äußeren Atmosphäre der Sonne, riesige wirbelförmige Strukturen aufgenommen
  • Das Video wurde mit der WISPR-Kamera aufgenommen; Forschende halten es für wahrscheinlich, dass das Phänomen durch die Wechselwirkung eines koronalen Massenauswurfs (CME) mit dem Sonnenwind entstanden ist
  • Bei der Struktur handelt es sich um seltene Wirbel, die als Kelvin-Helmholtz instabilities (KHI) bezeichnet werden; die zugehörige Studie erschien in The Astrophysical Journal
  • CMEs können Satelliten, Kommunikation, Navigation und Stromnetze gefährden; 1989 führte ein starker CME in Québec, Kanada, bei Millionen Menschen zu einem 12-stündigen Stromausfall
  • Die Parker Solar Probe hält die Sonnenhitze mit einem 4,5 Zoll dicken Kohlenstoff-Hitzeschild aus und soll später in diesem Jahr 430.000 Meilen pro Stunde erreichen

In der Sonnenkorona eingefangene Wirbel

  • Die Parker Solar Probe der NASA ist eine Raumsonde, die der Sonne deutlich näher kommt als frühere Missionen, und wird als schnellste Raumsonde im Sonnensystem vorgestellt
  • Das aktuelle Video zeigt riesige „vortex-like structures“, die in der Korona, der äußeren Atmosphäre der Sonne, beobachtet wurden
  • Für die Aufnahme wurde die WISPR-Kamera verwendet
    • WISPR steht für Wide-field Imager for Parker Solar Probe
  • Forschende sehen die Möglichkeit, dass diese Struktur aus der Wechselwirkung eines koronalen Massenauswurfs (CME) mit dem Sonnenwind entstanden ist
    • Ein CME ist ein Phänomen, bei dem die Sonne Plasma, ein extrem heißes Gas, in den Weltraum schleudert
    • Der Sonnenwind ist ein Strom geladener Teilchen, den die Sonne kontinuierlich abgibt
  • Die zugehörige Studie erschien in The Astrophysical Journal
  • Technisch werden diese seltenen Wirbel Kelvin-Helmholtz instabilities, kurz KHI, genannt

CME-Vorhersage und Risiken für die Infrastruktur auf der Erde

  • Diese direkte Aufnahme erweitert die Möglichkeiten, in der noch wenig bekannten Sonnenumgebung die Bewegung von CMEs und ihre Wechselwirkung mit dem umgebenden Sonnenwind zu verstehen
  • CMEs können eine direkte Gefahr für die technische Infrastruktur der Erde darstellen
    • Sie können Satelliten gefährden, Kommunikations- und Navigationstechnik stören und sogar Stromnetze auf der Erde lahmlegen
    • Am 12. März 1989 erreichte ein starker CME das Erdmagnetfeld, und kurz nach 2:44 Uhr am 13. März beeinflussten Ströme über Schwachstellen im Stromnetz von Québec dessen Betrieb
    • In weniger als zwei Minuten fiel das gesamte Stromnetz von Québec aus; in den folgenden 12 Stunden saßen Millionen Menschen in dunklen Büros, unterirdischen Fußgängerpassagen und steckengebliebenen Aufzügen fest

Flugbedingungen der Parker Solar Probe

  • Die Parker Solar Probe soll ihre Hochgeschwindigkeitsannäherungen an die Sonnenkorona fortsetzen
  • Die Raumsonde widersteht der Hitze mit einem zur Sonne gerichteten 4,5 Zoll dicken Kohlenstoff-Hitzeschild
    • Der Schild selbst erhitzt sich auf etwa 2.500 Grad Fahrenheit
    • Die Umgebung wenige Fuß hinter dem Schild ist vergleichsweise mild
  • Später in diesem Jahr soll die Parker Solar Probe 430.000 Meilen pro Stunde erreichen

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1 Kommentare

 
GN⁺ 2024-04-08
Meinungen auf Hacker News

  • Ende der 80er habe ich während meiner Promotion die Kelvin-Helmholtz-Instabilität auf die Sonnendynamik angewandt und auf einem Supercomputer simuliert; schön zu sehen, dass sie tatsächlich existiert und sich wie vorhergesagt verhält.
    Viele der damals vorhergesagten anderen Plasma-Instabilitäten werden inzwischen ebenfalls von Raumsonden bestätigt.

  • Wenn das Video von Anfang bis Ende 7,5 Stunden umfasst und Parker sich relativ zu diesem Wirbel mit Hunderttausenden Meilen pro Stunde bewegt, ist das Ding dann etwa so groß wie der Sonnendurchmesser?

  • „Später in diesem Jahr soll die Raumsonde unglaubliche 430.000 Meilen pro Stunde erreichen“ – also viel schneller als Voyager.
    Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum beträgt 670.616.629 Meilen pro Stunde, damit kommen wir allmählich in einen Bereich, der nicht mehr ganz zu vernachlässigen ist.
    Fast 0,1 %.

    • Anfängerfrage:
      430.000 Meilen pro Stunde sind offensichtlich eine große Zahl, und ich habe auch schon von Gravity Assists gehört, mit denen man Geschwindigkeit aufnimmt.
      Aber soweit ich weiß, bleibt Energie erhalten. Wenn ein Objekt 430.000 Meilen pro Stunde erreicht, muss diese Energie irgendwoher kommen; eigenen Treibstoff wird es wohl nicht in diesem Maß verbrannt haben, also scheint die Sonne eine Menge Energie abgegeben zu haben.
      Wenn das Gravitationsenergie ist, klingt es so, als hätte die Sonne diese Energie verloren – basiert das nicht auf Masse? Aber ich nehme nicht an, dass sich die Masse der Sonne verändert hat.
      Eine einfache Erklärung, wer bei diesem Energieaustausch gewinnt und wer verliert, wäre hilfreich.

  • Kann man den Maßstab des Bildes herausfinden? Wie groß sind diese Wirbel?

  • Wirklich cool. Würde es helfen, dieses Video mit Falschfarben aufzubereiten?
    Eine etwas peinliche Laienfrage:
    Komischerweise würde ich auch gern den Ton hören. So etwas wie diese langen, niederfrequenten Pfeiftöne, die Radioastronomen von der Sonne auffangen.

    • Schall breitet sich nicht durch den Weltraum aus. Solche Dinge sind daher nur eine Sonifikation von Daten und im Großen und Ganzen eher eine Illusion.

  • Sieht komplett wie ein Wurmloch aus. Man könnte es fast mit einer Kelvin-Helmholtz-Instabilität oder einer Einstein-Rosen-Brücke verwechseln.

    • In physikbasiertem Rendering statt Science-Fiction sehen Wurmlöcher wie Linsen aus, und eine Linse im Weltraum, hinter der nur punktförmig erscheinende Sterne liegen, ist schwer zu erkennen.
      Insbesondere ist eine Einstein-Rosen-Brücke in einem Universum, in dem buchstäblich irgendetwas existiert, einschließlich eines einzelnen Photons, instabil und kann daher nicht tatsächlich beobachtet werden.

  • Das hat meine Erwartungen nicht erfüllt. Keine Farbe, kein Gefühl für den Maßstab, und es ist so kurz, dass ich überhaupt nicht weiß, was ich da gesehen habe.

    • Dieses Video kann helfen, Blickrichtung und Kontext zu verstehen:
      https://www.youtube.com/watch?v=IQXNqhQzBLM
      Die Parker Solar Probe umkreist die Sonne auf einer stark elliptischen Bahn und arbeitet die meiste Zeit hinter einem großen Hitzeschild, der zur Sonne zeigt. Man kann sich das wie Scheuklappen bei einem Pferd vorstellen; die Instrumente zeigen in Flugrichtung und etwas nach „rechts“, weg von der Sonne.
      Im Video liegt die Sonne immer links, und die Sonde befindet sich am sonnennächsten Punkt ihrer Bahn, also beim Perihel-Durchgang; das hängt direkt mit der Geschwindigkeits-Telemetrie unten links zusammen. Am schnellsten ist sie, wenn sie der Sonne am nächsten ist.
      Im Wirbelvideo befindet sich die Sonne also links, die Achse des Wirbels zeigt vermutlich direkt zur Sonne, und die Sonde fliegt seitlich daran vorbei.
    • Für mich ist das eines der beeindruckendsten wissenschaftlichen Bilder, die ich je gesehen habe. Ich weiß nicht, wie man davon nicht ehrfürchtig sein kann.
      Schau dir die Zeitskala an. Schau dir an, wie groß diese Struktur ist.
      Wir bewegen uns mit fast 0,1 % der Lichtgeschwindigkeit durch eine Umgebung von 2.500 Grad Fahrenheit. Das ist ein unglaublicher Beleg für Wissenschaft und Ingenieurkunst.
      Manche Dinge wirken oberflächlich langweilig, sind aber in Wirklichkeit enorm beeindruckend. Das Emissionsspektrum eines Exoplaneten etwa sind nur ein paar Peaks in einem Diagramm, aber es bedeutet, dass wir die Atmosphäre einer Welt nachweisen, die sich unsere Vorfahren nicht einmal vorstellen konnten.
      Es ist wirklich erstaunlich, wenn man darüber nachdenkt, was vor unserer Spezies liegt.
    • Das ist keine Hollywood-VFX-Szene, sondern ein Video, das ein wissenschaftliches Instrument innerhalb der Sonnenkorona aufgenommen hat.
    • Diese Sonde fliegt durch eine unfassbar extreme Umgebung, und das Bild wurde wahrscheinlich auf bestimmte Helligkeiten oder Wellenlängen abgestimmt, damit die Strukturen besser sichtbar werden.
      Genau deshalb verwenden viele Aufnahmen von Raumsonden Falschfarben. Mit dem menschlichen Auge könnte man solche Merkmale oft gar nicht sehen.