Die Raumsonde Parker Solar Probe, im Sommer 2018 gestartet, fliegt in 24 äußerst exzentrischen Umläufen um die Sonne, entfernt sich dabei immer wieder bis zur Venus, um die sie Schwung holt, und fliegt dann jedesmal näher an unseren heißen Zentralstern heran. Ihre ersten drei Umläufe hat sie bereits absolviert und ist dabei auf etwa 24 Millionen Kilometer Abstand an die Sonne heran gekommen. So nah war die Raumfahrt der Sonne noch nie. Denn die Sonne ist so heiß, dass jedes Flugobjekt sich schnell "die Flügel verbrennt".
Unsere Sonne - alles andere als ein ruhiger Stern
Parker Solar Probe hat ein spannendes Studienobjekt, denn die Sonne ist alles andere als ruhig: Sie ist ein gigantischer Reaktor mit starken elektrischen Feldern, koronalen Masseauswürfen und Stürmen in der obersten Sonnenschicht, die Milliarden Tonnen schwere Wolken magnetischen Materials herausschleudern und massenhaft Partikel mit beinahe Lichtgeschwindigkeit durchs All schießen lassen.
Erste Annäherungen bringen schon erste Überraschungen
Weil diese elektrisch geladenen Partikel auch bis zur Erde gelangen, wo sie beispielsweise zauberhafte Polarlichter an den Himmel "malen", wissen wir schon viel über diesen Sonnenwind. Doch Parker Solar Probe begibt sich erstmals fast dorthin, wo der Sonnenwind entsteht: in unmittelbare Nähe der Sonnenoberfläche. Und schon die ersten drei Annäherungen haben die Forscher staunen lassen, denn die Sonnensonde beobachtete ein paar Umstände, die man nicht vermutet hatte.
Sonnenwind im Strudel
Sonnenwind strömt als relativ gleichmäßiger Strom geladener Teilchen von der Sonne aus durchs Sonnensystem, eigentlich recht geradlinig. Aber nicht dort, wo er entsteht: Parker Solar Probe beobachtete, dass in der Nähe der schnell rotierenden Sonne auch der Sonnenwind zusammen mit der Korona von der Rotation mitgerissen wird. Wie ein Kind auf dem Karussell wirbelt er mit der Sonne im Kreis herum.
Und das etwa zehnmal schneller, als die Forscher erwartet hatten. Und auch noch in weitaus größerer Entfernung zur Sonne als gedacht: Die Sonnensonde stellte die Verwirbelung des Sonnenwinds durch die Sonnenrotation auch noch in einer Entfernung von über 30 Millionen Kilometer von der Sonne fest - das ist ein Fünftel der Entfernung zur Erde. Erst wenn er weiter weg ist, strömt der Sonnenwind radial von der Sonne weg nach außen, als ob er vom kreisenden Karussell herunter gesprungen wäre.
Die Sonnensonde Parker Solar Probe stellte im Sonnenwind scharfe Kehrtwenden fest, sogenannte Switchbacks
Teilchen im Sonnenwind hin- und hergerissen
Völlig unerwartet für die Sonnenforscher war eine weitere Beobachtung der Parker Solar Probe: In der Bewegung des Sonnenwindes nach außen finden sich "Zacken", scharfe Kehrtwenden ("switchbacks") im Teilchenstrom, die eine ganz kohärente Struktur haben, deren Ursachen aber noch nicht geklärt sind: Offenbar ziehen die geladenen Teilchen des Sonnenwindes nicht einfach nur stracks ins All, sondern werden regelmäßig kurz zur Sonnenoberfläche zurückgezogen, als ob das sie lenkende Magnetfeld dorthin gebogen sei.
Wellen im Sonnenwind aufgrund von Änderungen im Magnetfeld der Sonne hatten die Forscher erwartet, aber nicht, dass lokale Störungen im Magnetfeld offenbar mit dem Sonnenwind mitgerissen werden.
Staub vom Sonnenwind weggefegt: Je näher an der Sonne, umso dünner wird der Staubring, der um sie kreist, stellte die Parker Solar Probe fest.
Sonnenwind fegt den Staub weg
Auch eine alte These konnte mit den Beobachtungen der Sonnensonde erstmals nachgewiesen werden: Der Sonnenwind putzt die Umgebung um die Sonne sauber.
Im Anflug bemerkte Parker Solar Probe schon in einer Entfernung von noch elf Millionen Kilometern zur Sonne, dass die Staubschicht, die um die Sonne kreist wie die Planeten, allmählich dünner wurde. Die NASA-Wissenschaftler vermuten, dass die Sonde bei einer ihrer nächsten Annäherungen an die Sonne in völlig staubfreies Gebiet kommt - in einer Entfernung von nur noch etwa fünf Millionen Kilometern zur Sonnenoberfläche.
Unberechenbare Partikelschleuder und weitere Erkenntnisse
Parker Solar Probe stellte auch fest, wie viel impulsiver und weniger stabil als gedacht der Ausstoß geladener Teilchen an der Sonnenoberfläche ist. Koronale Massenauswürfe spucken das Material unregelmäßig aus, das teilweise von der Sonne wegströmt, teilweise auf ihre Oberfläche zurückfällt - viel unregelmäßiger und unberechenbarer als bislang vermutet.
Die Sonnensonde beobachtete auch mehrmals kleinere Sonnensturm-Ereignisse, bei denen geringe Mengen an geladenen Partikeln ins All geblasen werden, was wir von der Erde aus niemals wahrnehmen könnten.
Und die Wissenschaftler konnten stark unterschiedliche Geschwindigkeiten des Sonnenwindes feststellen, je nachdem, in welchem Bereich der Sonne die Partikel ausgestoßen werden.
Die nächsten Stationen von Parker Solar Probe
Jetzt ist Parker Solar Probe gerade wieder auf dem Weg zur Venus, um die sie zu Weihnachten ihren nächsten Swing-By macht, um Schwung zu holen. Ende Januar 2020 wird die Sonnensonde das nächste Mal der Sonne ganz nah kommen, noch näher als bisher.
Die neuen Erkenntnisse der Sonnenmission Parker Solar Probe wurden am 4. Dezember 2019 in vier Nature-Artikeln veröffentlicht und sind in einer Zusammenfassung bei der NASA nachzulesen: