Am 17. April 2021 nahm eine der STEREO-Raumsonden (Solar Terrestrial Relations Observatory) diesen Blick auf einen koronalen Massenauswurf auf, der sich von der Sonne wegbewegt (die Sonne ist durch die schwarze Scheibe in der Mitte abgedeckt, um die Merkmale um sie herum besser sehen zu können).(Bildnachweis: NASA/STEREO-A/COR2)
Weltraumwetter mag wie ein Märchen aus einer weit, weit entfernten Galaxie erscheinen – aber wenn Sonnenstürme auf die Erde treffen, sind wir direkt betroffen. Diese Stürme lassen zum Beispiel die Nordlichter entstehen. Sie können sogar zu vorübergehenden Störungen in unseren Kommunikationssystemen und unserem Stromnetz führen. Aus diesen Sonneneruptionen können wir so viel lernen – und eine aktuelle Veröffentlichung der NASA zeigt, wie 2021 insbesondere eine Sonneneruption eine brillante Geschichte mit sich brachte. Da die Raumfahrtagenturen weiterhin Astronauten in die Umlaufbahn unseres Planeten schicken und sogar Reisen darüber hinaus planen, werden Möglichkeiten zur Überwachung von Sonnenstürmen und deren Auswirkungen immer wichtiger werden. Diese Stürme haben das Potenzial, Menschen, Satelliten und Raumfahrzeuge zu schädigen. In einer Mitteilung der Europäischen Weltraumorganisation aus dem Jahr 2023 wird beschrieben, wie nach einem Sonnenausbruch zum ersten Mal solche energiereichen Teilchen gleichzeitig auf den Oberflächen von Erde, Mond und Mars beobachtet wurden. Dies gab Anlass zu großer Besorgnis.
„Die Weltraumstrahlung kann eine echte Gefahr für unsere Erforschung des gesamten Sonnensystems darstellen“, so Colin Wilson, Wissenschaftler des ExoMars TGO-Projekts, in der ESA-Mitteilung. „Messungen von hochgradigen Strahlungsereignissen durch robotische Missionen sind entscheidend für die Vorbereitung von Langzeitmissionen mit Besatzung.“
In einer Zeit, in der eine historische Anzahl von Satelliten und anderen Instrumenten das große Unbekannte durchstreift, setzen die Heliophysik-Missionen der NASA Raumfahrzeuge ein, um ein tieferes Verständnis von Weltraumphänomenen zu erlangen und die Geschichte dessen zu erzählen, was nach Sonnenereignissen passiert, wenn Teilchen ins All freigesetzt werden. Ein kürzlich erschienener Artikel der NASA ist ein perfektes Beispiel für die Anstrengungen, die unternommen werden, um die Auswirkungen von Sonnenstürmen zu untersuchen, die von dem Licht aller Lichter ausgehen: Die Sonne. Dieser Sonnenausbruch ereignete sich am 17. April 2021, und obwohl diese Stürme nicht ungewöhnlich sind, war der Sturm bei diesem speziellen Ereignis so weit verbreitet, dass sechs Raumsonden an verschiedenen Orten und Positionen die Explosion spürten.
Hochgeschwindigkeits-Protonen und -Elektronen, auch bekannt als solare energiereiche Teilchen (SEPs), wurden von Raumfahrzeugen nicht nur zwischen der Sonne und der Erde, sondern sogar zwischen Erde und Mars beobachtet!
Am 17. April 2021 hat eine der Raumsonden des Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) diesen Blick auf einen koronalen Massenauswurf aufgenommen, der sich von der Sonne wegbewegt (die Sonne ist durch die schwarze Scheibe in der Mitte abgedeckt, um die Merkmale um sie herum besser zu sehen). (Bildnachweis: NASA/STEREO-A/COR2)
Nach Angaben der NASA war dies das erste Mal, dass so etwas passiert ist – wir haben jetzt eine ganz andere Perspektive auf Sonnenstürme, wenn wir Daten von mehreren Raumsonden verwenden, anstatt von einer einzelnen, die nur einen lokalen Einblick geben kann.
Lassen Sie uns einen berühmten Marvel-Helden als Beispiel nehmen: Thor erzeugt einen Sonnensturm, um eine Gruppe von Bösewichten auszulöschen, wobei er viele SEPs erzeugt, die er ins All schickt. Er weiß jedoch, dass es auf allen Seiten Feinde gibt. Also stellt er sicher, dass er verschiedene Bälle dieser SEPs erzeugt, die in alle möglichen Richtungen fliegen können und so ein viel größeres Gebiet abdecken als ein einzelner Strahl es könnte. Wenn wir mehr „Augen“ auf ein einzelnes Ereignis haben, können wir all die verschiedenen Arten von Gefahren besser verstehen, die von einem Sonnensturm ausgehen können, der manchmal eine Bedrohung für ein größeres Spielfeld darstellen kann.
„SEPs können unsere Technologie, wie z. B. Satelliten, beschädigen und das GPS stören“, sagte Nina Dresing vom Fachbereich Physik und Astronomie der Universität Turku in Finnland in einer Erklärung. „Auch Menschen im Weltraum oder sogar in Flugzeugen auf Polarrouten können bei starken SEP-Ereignissen unter schädlicher Strahlung leiden.“
Dresing und ihr Team führten nach dem Ereignis weitere Untersuchungen durch, um herauszufinden, woher die SEPs kamen, wie die Teilchen auf gefährliche Geschwindigkeiten beschleunigt wurden und wann sie mit den einzelnen Raumfahrzeugen in Kontakt kamen. Die Schlussfolgerungen lauteten wie folgt (siehe Diagramm unten): Am nächsten an der Explosion gelegen (und damit am stärksten betroffen) war die Raumsonde BepiColombo, eine gemeinsame Mission der Europäischen Weltraumorganisation und der JAXA. BepiColombo ist auf dem Weg zum Merkur. Am zweitstärksten von Partikeln getroffen wurde die Parker Solar Probe der NASA, die sich extrem nahe an der Sonne befindet. Dahinter folgte der Solar Orbiter der ESA. Parker und Solar Orbiter befanden sich zum Zeitpunkt der Eruption auf entgegengesetzten Seiten der Sonne.
Etwas näher an der Heimat wurden die NASA-Sonde STEREO-A (Solar Terrestrial Relations Observatory), das NASA/ESA Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) und die NASA-Sonde Wind von dem Ereignis getroffen. Die am weitesten entfernten und letzten Raumsonden, die Partikel der Explosion entdeckten, waren Mars-Orbiter: MAVEN der NASA und Mars Express der ESA.
Dieses Diagramm zeigt die Positionen der einzelnen Raumfahrzeuge sowie der Erde und des Mars während des Sonnenausbruchs am 17. April 2021. Die Sonne befindet sich in der Mitte. Der schwarze Pfeil zeigt die Richtung der ersten Sonneneruption. Mehrere Raumsonden haben in einem Bereich von 210 Grad um die Sonne (blau schraffierter Bereich) energetische Teilchen (SEPs) entdeckt. (Bildnachweis: Solar-MACH)
Durch die Bestimmung der unterschiedlichen Positionen um die Sonne herum und die Feststellung, wie viele Elektronen und Protonen von den einzelnen Raumsonden beobachtet wurden, konnten Dresing und ihr Team ein viel klareres Bild von den Ereignissen des Sonnenauswurfs zeichnen.
„Mehrere Quellen tragen wahrscheinlich zu diesem Ereignis bei, was seine weite Verbreitung erklärt“, sagte Georgia de Nolfo, Mitglied des Teams und Wissenschaftlerin für Heliophysik am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, in der Erklärung. „Außerdem scheint es, dass bei diesem Ereignis Protonen und Elektronen aus unterschiedlichen Quellen stammen. Es ist nicht das erste Mal, dass man vermutet hat, dass Elektronen und Protonen unterschiedliche Quellen für ihre Beschleunigung hatten, aber diese Messung war insofern einzigartig, als die Wissenschaftler durch die multiplen Perspektiven die verschiedenen Prozesse besser trennen konnten, um zu bestätigen, dass Elektronen und Protonen möglicherweise aus unterschiedlichen Prozessen stammen.“
Wie wir wissen, wird dies nicht das letzte Mal sein, dass ein solches Ereignis auftritt, und je mehr Forschung wir betreiben können, desto besser können wir verstehen, was beim Weltraumwetter passiert, und desto vorsichtiger können wir die letzte Grenze erforschen. Künftige Studien, die sich aus diesen Ergebnissen ergeben, werden ein breiteres Spektrum anderer Phänomene abdecken; sie werden von Instrumenten wie der Geospace Dynamics Constellation (GDC), SunRISE, PUNCH und HelioSwarm durchgeführt.
Die Studie wurde letztes Jahr in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
