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Astronomie:"Solar Orbiter" schickt erste Bilder

Die Sonne in Nahaufnahme - aus rund 77 Millionen Kilometer Entfernung.

(Foto: ESA)

Testbilder der Sonde zeigen die Sonne so nah wie nie zuvor - und liefern bereits Hinweise auf die Lösung eines großen Rätsels.

Von Alexander Stirn

Die Aufnahmen waren nur als Schnappschuss gedacht. Als Test, ob die brandneue, sündhaft teure Kamera auch wie erhofft funktioniert. Doch als Wissenschaftler die ersten Bilder ihres neuen Werkzeugs anschauten, staunten sie nicht schlecht. Da waren plötzlich Details zu sehen, die ihnen nie zuvor aufgefallen waren: Hinweise auf bislang unbekannte physikalische Phänomene? Womöglich. Auf jeden Fall aber ein Indiz, dass die milliardenschwere Investition vielleicht doch nicht so verkehrt war.

Der neue, teure Fotoapparat, dessen Aufnahmen die Europäische Raumfahrtagentur Esa am Donnerstag erstmals vorgestellt hat, heißt Solar Orbiter - und er ist weit mehr als eine simple Kamera: Die fast 1,8 Tonnen schwere Raumsonde, Mitte Februar von Florida aus ins All gestartet, soll mit ihren zehn Teleskopen und Messinstrumenten die Sonne mit einer nie gekannten Genauigkeit untersuchen. In den kommenden Jahren wird sich Solar Orbiter dazu auf bis zu 42 Millionen Kilometer an den Feuerball heranwagen - näher als jede Kamera zuvor. Noch ist es nicht so weit. Noch liegt ein weiter Weg vor der Mission. Doch bereits die ersten Testbilder sehen vielversprechend aus.

Die nun veröffentlichten Aufnahmen, die die sogenannte Korona zeigen, die Sonnenatmosphäre, offenbaren ihre Geheimnisse dabei erst auf den zweiten Blick - wie bei jedem guten Schnappschuss. Vordergründig ist auf ihnen die altbekannte turbulente Sonnenatmosphäre zu sehen, voller Verwirbelungen und Eruptionen. Wer genau hinschaut - und das Auge eines Sonnenphysikers hat -, entdeckt in diesem scheinbaren Chaos allerdings kleine helle Strukturen. "Lagerfeuer" haben die Forscher sie genannt. David Berghmans von der Königlichen Sternwarte von Belgien, zuständiger Wissenschaftler der Kamera, spricht von "kleinen Verwandten der großen Flares" - der gewaltigen Sonnenausbrüche, die auf einen Schlag Milliarden Tonnen geladener Teilchen ins All schleudern und die von der Erde aus gut beobachtet werden können.

Auf der Nahaufnahme im UV-Lichtbereich sind erstmals kleinste helle Strukturen erkennbar - die "Lagerfeuer".

(Foto: ESA)

"Relativ kleine Strukturen hatte man bislang jedoch nicht gesehen - oder vielleicht auch übersehen", sagt Sami Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen. Dass in der Korona derartige Phänomene verborgen sein könnten, haben Astrophysiker indes seit Jahrzehnten vermutet. Schließlich steckt in der Sonnenatmosphäre eines der größten Geheimnisse des Sterns: Während die Oberfläche des brodelnden Plasmaballs nur Temperaturen von etwa 5500 Grad Celsius erreicht, klettern die Messwerte in der direkt darüber liegenden Korona schlagartig auf mehr als eine Million Grad Celsius.

Sind die "Lagerfeuer" auf den Bildern der Heizmechanismus der Sonnenkorona?

Irgendwas muss die Atmosphäre also aufheizen. Nur was? "Nanoflares", lautet eine der beliebtesten, wenn auch bislang unbestätigten Theorien. Winzige, unscheinbare Eruptionen verteilen sich demnach in der Korona und erwärmen sie gleichmäßig, während die Oberfläche der Sonne selbst vergleichsweise kühl bleibt. Womöglich hat Solar Orbiter mit seinen ersten Schnappschüssen genau diese Mini-Ausbrüche entdeckt.

Solanki mahnt allerdings zur Vorsicht. "Wir brauchen schon sehr viel mehr Daten und eine deutlich bessere Auswertung, um so etwas mit Sicherheit behaupten zu können", sagt der Sonnenphysiker. "Aber immerhin: Wir könnten einer großen Sache auf der Spur sein." Weitere Instrumente an Bord der etwa 1,3 Milliarden Euro teuren Sonde, darunter ein Röntgenteleskop, sollen nun ebenfalls nach Spuren dieser Strukturen suchen.

Bei einer genaueren Analyse wird zudem helfen, dass sich Solar Orbiter künftig noch deutlich näher an die Sonne herantrauen soll. Die ersten Aufnahmen entstanden in einer Entfernung von 77 Millionen Kilometern, etwa der halben Distanz zwischen Erde und Sonne. In den kommenden Jahren wird die Raumsonde diesen Abstand noch einmal halbieren. "Dass die Bilder schon jetzt so gut sind, klingt daher sehr verheißungsvoll", sagt Solanki. Nach und nach soll sich die Sonde auch auf eine Umlaufbahn begeben, von der aus Nord- und Südpol der Sonne sichtbar sein werden - diese Regionen wurden nie zuvor fotografiert.

Sonde Solar Orbiter macht Sonnenbilder

Illustration: der "Solar Orbiter".

(Foto: ESA; ATG Medialab/dpa)

Beinahe hätte allerdings Corona - das Virus - die Untersuchung der Korona verhindert. Die Inbetriebnahme von Solar Orbiter war gerade angelaufen, als das Esa-Kontrollzentrum in Darmstadt Ende März den Betrieb fast vollständig einstellen musste. Die Raumsonde, die sich zu dem Zeitpunkt sehr schnell von der Erde entfernte und von Tag zu Tag schlechter zu erreichen war, wurde in eine Art künstliches Koma versetzt. "Da ist uns schon etwas mulmig geworden", sagt Solanki. Kurzzeitig stand sogar im Raum, die Inbetriebnahme auf Ende des nächsten Jahres zu verschieben, wenn die Sonde auf ihren verschlungenen Pfaden durchs All noch einmal kurz bei der Erde vorbeischaut.

Nach neun Tagen Zittern ging es dann doch weiter - unter ungewohnten Umständen: Normalerweise schauen die Wissenschaftsteams, wenn sie ihre Instrumente in Betrieb nehmen wollen, persönlich im Kontrollzentrum vorbei. Niemand will schließlich sensible Daten zur Steuerung einer milliardenteuren Sonde übers Internet verschicken, wo Hacker sie womöglich abgreifen könnten. Dieses Mal führte allerdings kein Weg am Home-Office vorbei.

In der Corona-Pandemie musste viel improvisiert werden

Allein für Solankis Instrument bedeutete dies, knapp 20 Forscher aus drei Ländern und aus noch mehr Instituten zu koordinieren. Besonders kritische Daten, an denen niemand direkt herumhantieren sollte, wurden dabei mit einer Kamera vom Bildschirm im Kontrollzentrum abgefilmt und an die Forscher gestreamt: nur gucken, nicht anfassen. "Da mussten wir vieles - wie überall in den vergangenen Monaten - neu erfinden, lernen und ummodeln", sagt Sami Solanki. "Aber es hat funktioniert."

Alles läuft trotzdem noch nicht perfekt, zumindest nicht bei Solankis Instrument, das sich primär dem Magnetfeld der Sonne widmen soll. Für Perfektion war keine Zeit. Noch sind zum Beispiel nicht alle Fehler behoben, die während der kurzen Phase der Inbetriebnahme aufgespürt werden konnten. Und noch ist das Instrument nicht ideal kalibriert. Die Arbeit muss warten. Erst zum Jahreswechsel gibt es wieder die Möglichkeit, an den Instrumenten und ihren Bildern zu feilen.

Zudem plant die Esa mehrere kurze Beobachtungsphasen, bei denen alle Messinstrumente zugleich eingeschaltet werden sollen. Dann muss sich zeigen, wie gut sie funktionieren und wie gut sie miteinander auskommen. "Eines dieser Beobachtungsfenster ist auf der Rückseite der Sonne geplant", sagt Solanki, "das wird spannend." Viel Zeit für Wissenschaft dürfte allerdings auch dann nicht sein: Es geht einmal mehr um Tests und um Schnappschüsse.

Aber das muss ja nichts heißen.

© SZ/weis
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