Die Parker Solar Probe wurde 2018 gestartet, um die Geheimnisse der Sonne zu erforschen, indem sie näher an sie heranfliegen würde als jede andere Raumsonde zuvor. Drei Jahre nach dem Start und Jahrzehnte nach der ersten Idee ist dies nun gelungen.

Anders als die Erde hat die Sonne keine feste Oberfläche. Aber sie hat eine überhitzte Atmosphäre, die aus Sonnenmaterial besteht, das durch Schwerkraft und magnetische Kräfte an die Sonne gebunden ist. Mit zunehmender Hitze und steigendem Druck wird dieses Material von der Sonne weggedrückt, bis es einen Punkt erreicht, an dem die Schwerkraft und die Magnetfelder zu schwach sind, um es zurückzuhalten.

Zwischen Atmosphäre und Sonnenwind

Dieser Punkt, die so genannte kritische Alfvén-Oberfläche, markiert das Ende der Sonnenatmosphäre und den Beginn des Sonnenwinds. Sonnenmaterial, das die Energie hat, diese Grenze zu überwinden, wird zum Sonnenwind, der das Magnetfeld der Sonne mit sich reisst, während er durch das Sonnensystem zur Erde und darüber hinaus rast. Jenseits der kritischen Alfvén-Oberfläche bewegt sich der Sonnenwind so schnell, dass die Wellen innerhalb des Windes nie schnell genug zurück zur Sonne gelangen können – die Verbindung wird unterbrochen. 

Keine glatte Kugel

Während des Vorbeiflugs flog die Parker Solar Probe mehrmals in die Korona hinein und wieder heraus. Damit wurde bewiesen, was einige vorhergesagt hatten – dass die Alfvén-kritische Oberfläche nicht wie eine glatte Kugel geformt ist. Vielmehr weist sie Zacken und Täler auf, die die Oberfläche zerknittern. Die Entdeckung, wo diese Ausstülpungen mit der von der Oberfläche ausgehenden Sonnenaktivität übereinstimmen, kann den Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie Ereignisse auf der Sonne die Atmosphäre und den Sonnenwind beeinflussen.

Im Auge des Sturms 

Als Parker Solar Probe auf knapp 15 Sonnenradien (etwa 6,5 Millionen Kilometer) von der Sonnenoberfläche abtauchte, durchquerte sie ein Merkmal in der Korona, das als Pseudostreamer bezeichnet wird. Pseudostreamer sind massive Strukturen, die sich über die Sonnenoberfläche erheben und bei Sonnenfinsternissen von der Erde aus gesehen werden können. Der Durchflug durch den Pseudostreamer war wie ein Flug in das Auge eines Sturms. Im Inneren des Pseudostreamers beruhigten sich die Bedingungen, die Teilchen wurden langsamer und die Anzahl der Umkehrungen nahm ab – ein dramatischer Unterschied zu der hektischen Teilchenflut, der die Raumsonde normalerweise im Sonnenwind begegnet. 

Zum ersten Mal befand sich die Sonde in einer Region, in der die Magnetfelder stark genug waren, um die Bewegung der Teilchen zu dominieren. Diese Bedingungen waren der endgültige Beweis dafür, dass die Sonde die kritische Alfvén-Oberfläche passiert hatte und in die Sonnenatmosphäre eingetreten war, wo Magnetfelder die Bewegung aller Teilchen in dieser Region bestimmen.

Mission geht weiter

Der erste Durchgang durch die Korona, der nur wenige Stunden dauerte, ist einer von vielen, die für die Mission geplant sind. Parker wird sich weiter spiralförmig der Sonne nähern und schliesslich bis auf 8,86 Sonnenradien (3,83 Millionen Meilen) an die Oberfläche heranreichen. Bei den nächsten Vorbeiflügen, von denen der nächste im Januar 2022 stattfinden wird, wird Parker Solar Probe wahrscheinlich wieder durch die Korona fliegen.

Die Grösse der Korona wird auch von der Sonnenaktivität bestimmt. Wenn der 11-jährige Aktivitätszyklus der Sonne – der Sonnenzyklus – ansteigt, dehnt sich der äussere Rand der Korona aus, so dass die Parker-Sonnensonde eine grössere Chance hat, sich für längere Zeit in der Korona aufzuhalten.

«Die Berührung der Sonne durch die Parker-Sonnensonde ist ein monumentaler Moment für die Sonnenwissenschaft und eine wirklich bemerkenswerte Leistung», sagte Thomas Zurbuchen, stellvertretender Administrator für das Science Mission Directorate im NASA-Hauptquartier in Washington. «Dieser Meilenstein ermöglicht uns nicht nur tiefere Einblicke in die Entwicklung unserer Sonne und ihre Auswirkungen auf unser Sonnensystem, sondern alles, was wir über unseren eigenen Stern lernen, lehrt uns auch mehr über Sterne im restlichen Universum.»