Voor het eerst kunnen wetenschappers een fatsoenlijke blik werpen op de zuidpool van de zon. Van de Europese ruimtesonde Solar Orbiter verschenen woensdag de eerste foto’s. ‘Echt een enorme vooruitgang.’
is wetenschapsredacteur voor de Volkskrant. Hij schrijft over sterrenkunde, natuurkunde en ruimtevaart.
Alle foto’s die ooit zijn gemaakt van de zon hebben één ding gemeen. Of ze nu opduikt op een hoekje van een vakantiekiekje, of in indrukwekkend detail is vastgelegd door een professionele zonnetelescoop, al die foto’s vangen de zon onder dezelfde hoek. Tot nu.
Woensdag publiceerde de Europese ruimtevaartorganisatie Esa namelijk de allereerste beelden waarop de zuidpool van de zon fatsoenlijk te zien is.
Dat zit zo. Normaliter zien we de zon vanuit het baanvlak waarin de aarde en andere planeten rond de zon draaien. Ook als er een zonnesonde met camera’s aan boord wordt gelanceerd, blijft deze normaliter in dat vlak.
Dat geldt niet voor de Europese Solar Orbiter, die zichzelf met behulp van enkele duwtjes van de zwaartekracht van buurplaneet Venus uit het baanvlak heeft geduwd en nu over de polen van de zon passeert.
Dat leidt tot een uitzicht op de zon zoals dat gedurende de gehele geschiedenis van de mensheid nooit eerder te zien was. ‘Dit is het begin van een nieuw tijdperk in de zonnewetenschap’, jubelt Carole Mundell, wetenschappelijk directeur van Esa, daarom in een persverklaring.
De zuidpool van de zon was tot nog toe overigens niet totáál onzichtbaar, zegt Jorrit Leenaarts, directeur van het instituut voor zonnefysica aan de universiteit van Stockholm. Doordat de draai-as van de zon en het baanvlak van de planeten niet precies loodrecht op elkaar staan, kon je vanaf de aarde de zuidpool wel bekijken – maar slechts onder een hoek van 7 graden.
‘Je kunt dan niet veel details zien’, zegt Leenaarts. ‘Stel je maar eens voor dat je een papiertje hebt waar je onder een hoek van 7 graden naar kijkt en dan probeert te lezen wat er precies op staat’, zegt hij. ‘Dat is niet gemakkelijk.’
Toch kon ook hij zich vooraf moeilijk een voorstelling maken van hoeveel verschil de grotere kijkhoek van de Solar Orbiter zou maken. Die hoek wordt de komende jaren steeds groter, tot zo’n 33 graden in 2029. Bij deze eerste foto’s is hij al 17 graden. ‘Dat blijkt een enorme vooruitgang, echt spectaculair’, zegt Leenaarts.
Ook de wetenschappers die bij de Solar Orbiter zijn betrokken, wisten vooraf niet precies wat ze konden verwachten. ‘De polen van de zon zijn een terra incognita’, zegt Sami Solanki van het Max Planck Instituut voor zonnestelselonderzoek in Duitsland in de persverklaring.
Dat wetenschappers zo veel interesse hebben in de polen van de zon, komt doordat onze moederster een bron is van vele mysteriën. Een daarvan is de vraag hoe de elfjarige zonnecyclus zich precies ontwikkelt, waarin de zon wisselt tussen heel actief en juist opvallend rustig. Tijdens actieve perioden zit de zon vol zonnevlekken, waaruit zonnewind sijpelt, stromen geladen deeltjes.
In zijn meest opgewonden toestand veroorzaakt de zon af en toe gevaarlijke zonnestormen, waarbij geladen deeltjes de ruimte in racen die, als ze naar de aarde vliegen, bijvoorbeeld satellietsystemen kunnen ontregelen of zelfs elektriciteitscentrales kunnen platleggen.
‘De zon schenkt ons het leven, maar heeft ook de potentie om onze technologie in de ruimte en energiecentrales op de grond te verstoren. Het is dus van groot belang dat we snappen hoe de zon werkt en haar gedrag leren voorspellen’, zegt Mundell.
Volgens Leenaarts kunnen de waarnemingen van de zuidpool – en later overigens ook de noordpool – helpen om te onthullen hoe die zonnecyclus werkt. ‘De zon is een soort dynamo, maar hoe deze precies werkt, weten we niet.’
Wetenschappers beschikken over een heleboel afzonderlijke computermodellen die de zonnecyclus proberen te doorgronden, vertelt Leenaarts. ‘Maar welke de juiste is kunnen we niet controleren, omdat de waarnemingen die we tot nog toe van de polen hebben tekortschieten. Dat levert enorme foutmarges op in de modellen’, zegt hij.
Want juist aan de polen gebeurt een hoop interessants. Zo is al bekend dat het magneetveld gedurende de zonnecyclus migreert naar de polen. Het magneetveld komt uit het oppervlak van de zon omhoog in kleine bundels. ‘Een soort spaghettisliertjes’, zegt Leenaarts.
Die komen bij elkaar in steeds grotere bundels en rond die bundels ontstaan de zonnevlekken. Rond het zonnemaximum – waar we momenteel in zitten – heeft de zon heel veel van dat soort vlekken. ‘Maar ondertussen worden de spaghettisliertjes weer uit de bundels getrokken en naar de polen verplaatst’, zegt hij.
Wat er vervolgens op de polen gebeurt met die ‘stukjes magneetveld’, zoals Leenaarts het omschrijft, is een cruciaal onderdeel dat het ene model onderscheidt van het andere. ‘Ik denk dat we dat met deze waarnemingen nu snel in kaart kunnen gaan brengen’, zegt hij.
Solar Orbiter heeft aan boord namelijk meerdere instrumenten, inclusief een die het magnetisch veld in kaart brengt. Op de eerste beelden blijkt dat magneetveld ‘rommelig’, zoals Esa het zelf omschrijft. Dat wil zeggen: waar een normale magneet een duidelijke verdeling tussen lading heeft, met een ‘noordpool’ en een ‘zuidpool’, daar is dat onderscheid op de zon nu niet zo duidelijk.
Dat strookt precies met de verwachtingen: wanneer het magneetveld van de zon strakker en rustiger is, met netto meer positieve lading aan de ene kant en meer negatieve lading aan de andere kant, bevindt de zon zich in een minimum. Dat moment volgt pas over vijf à zes jaar.
De timing van het bezoek van de zonnesonde is daarom gunstig, zegt Solanki. ‘We weten nog niet precies hoe die ladingopbouw zich voltrekt, dus Solar Orbiter is precies op het juiste moment in positie om het hele proces te volgen.’
Ondertussen leggen de meetinstrumenten aan boord van de Solar Orbiter nog veel meer verse inzichten over onze moederster vast. Zo heeft het zogeheten Spice-instrument volgens Esa voor het eerst kunnen registreren hoe snel klompjes zonnematerie in lagen van de zon bewegen.
Ook bekeek het instrument de beweging van koolstofionen in de dunne ‘transitielaag’ van de zon, het gebied tussen de bovenste reguliere laag van het zonne-oppervlak en de ijle corona daarbuiten. Het is een stukje zon waar de temperatuur rap oploopt van zo’n 10 duizend graden Celsius tot enkele honderdduizenden graden daarbuiten.
De Solar Orbiter moet de raadsels rond die ijle buitenlaag en het ontstaan van de zonnewind verder helpen ontrafelen. Zo hebben wetenschappers geleerd waarom de zonnewind verder van de zon juist steeds sneller gaat, alsof de deeltjes onderweg een raketmotortje aanzetten.
Gekronkel van het magneetveld geeft de deeltjes een zet, zo schreven onderzoekers vorig jaar in vakblad Science, een resultaat waarbij ook toen al metingen van de Solar Orbiter gebruikt werden. Destijds was dat overigens in combinatie met die van de Amerikaanse Parker Solar Probe, die niet over de polen vliegt, maar juist dichter bij de zon komt dan een sonde ooit is geweest.
Wat alle nieuwe metingen opleveren aan kennis, weten we pas later. De Esa publiceerde woensdag weliswaar de eerste foto’s, maar uitvoerige analyses van de meetgegevens volgen de komende jaren in vakpublicaties.
‘We hebben nu één passage over de zuidpool en die is indrukwekkend’, zegt Leenaarts. ‘Maar het wordt pas echt interessant als de sonde straks meerdere poolpassages heeft gedaan en we de veranderingen op de polen door de tijd kunnen zien.’
Luister hieronder naar onze wetenschapspodcast Ondertussen in de kosmos. Kijk voor al onze podcasts op volkskrant.nl/podcasts.
Alles over wetenschap vindt u hier.
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant