Vernetzung von Wissenschaftlern im Zeitalter von Solar Orbiter

Nature Astronomy (2023)Diesen Artikel zitieren

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Das erste wissenschaftliche Treffen nach dem Start, das der Raumsonde ESA/NASA Solar Orbiter gewidmet war, fand fast zweieinhalb Jahre nach Beginn der Mission persönlich in Belfast statt und konzentrierte sich auf den Aufbau neuer Kooperationen und die Wiederbelebung alter Freundschaften.

Trotz ihrer Rolle bei der Entstehung und Erhaltung des Lebens auf der Erde als Quelle von Licht, Wärme und Energie bleibt die Verbindung zwischen der Sonne und der Erde und tatsächlich die Verbindung der Sonne mit ihrer Heliosphäre ein Rätsel. Modelle sagen voraus und Beobachtungen scheinen zu bestätigen, dass das solare Magnetfeld durch Plasmaflüsse tief im Inneren der Sonne erzeugt und angetrieben wird. Diese Feldlinien durchbrechen dann die sichtbare Sonnenoberfläche als Sonnenflecken und aktive Regionen, bevor sie sich in die Heliosphäre erstrecken, wo sie mit den Magnetosphären des Planeten interagieren und energiereiche Teilchen und solare Plasmaausbrüche leiten können. Allerdings beschränkten sich Sonnenmissionen traditionell auf die Beobachtung der Sonne innerhalb der Ekliptikebene, sodass wir keine Beobachtungen darüber haben, wie sich das Sonnenmagnetfeld in der Nähe der Pole entwickelt. Bestehende Sonnenobservatorien neigen auch dazu, die Sonne von einer astronomischen Einheit (d. h. der Erdumlaufbahn) aus zu beobachten, sodass Beobachtungen von Eruptionen auf der Sonne mit In-situ-Messungen des entstehenden Plasmas nach der Plasmamischung verbunden sind durch Ausbreitung durch die turbulente Heliosphäre aufsteigen.

Der 8. Solar Orbiter-Workshop, der vom 12. bis 16. September 2022 in den Assembly Buildings in Belfast stattfand, war das erste Mal seit dem Start der Solar Orbiter-Mission (und seit Beginn der COVID-19-Pandemie), dass Wissenschaftler der verschiedenen Instrumente teilnahmen Die Teams trafen sich persönlich, um erste Ergebnisse vorzustellen und zu diskutieren. Solar Orbiter, eine gemeinsame Gemeinschaftsinitiative der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der NASA (der Nationalen Luft- und Raumfahrtbehörde), ist die erste Mission im ESA-Programm „Cosmic Vision 2015–2025“. Zwei seiner Ziele bestehen darin, den Ursprung des Planeten zu verstehen Das Magnetfeld der Sonne und die Verknüpfung dessen, was auf der Sonne geschieht, mit dem, was vor Ort vor einer Vermischung des ausgebrochenen Plasmas festgestellt wurde. Solar Orbiter startete im Februar 2020 von Cape Canaveral in Florida aus, kurz vor Ausbruch der COVID-19-Pandemie, wobei die Pandemie dazu führte, dass die Inbetriebnahme des Raumschiffs und der Instrumente von den verschiedenen Instrumententeams aus der Ferne von Schlafzimmern und Spielzimmern aus durchgeführt werden musste (z. B , www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Solar_Orbiter/Solar_Orbiter_ready_for_science_despite_COVID-19_setbacks).

Angesichts der großen Vielfalt an Instrumenten an Bord von Solar Orbiter und angesichts der eingeschränkten Möglichkeiten für jüngere Wissenschaftler, ihre Arbeit während der Pandemie vorzustellen, wurde eine bewusste Entscheidung getroffen, Nachwuchsforscher einzuladen, Rezensionen zu den verschiedenen Instrumenten vorzustellen. Jede dieser Übersichtspräsentationen bot einzigartige Einblicke in die Stärken und Möglichkeiten der Solar Orbiter-Instrumente, wobei die Referenten auch die Gelegenheit nutzten, Fragen zu stellen, die als Leitfaden für kommende Beobachtungskampagnen dienen werden.

Obwohl es sich noch um eine neue Mission handelt, da die wissenschaftliche Phase bereits Ende 2021 begonnen hat und ein Perihel mit wissenschaftlich hochwertigen Daten zu Beginn des Workshops abgeschlossen war, konnte bereits eine Vielzahl von Beobachtungen und Ergebnissen präsentiert werden. Die mit dem Extreme Ultraviolet Imager bereitgestellten Beobachtungen der niedrigen Sonnenkorona mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung bei einer Temperatur von etwa 1 Million Grad erwiesen sich als ideal für die Identifizierung oszillierender Koronaschleifen und kleinräumiger Energiefreisetzungen (sogenannte Lagerfeuer). Die gemeinsame Ausrichtung der verschiedenen hochauflösenden Fernerkundungsinstrumente hat auch spektroskopische Beobachtungen dieser Lagerfeuer mit dem Spectral Imaging of the Coronal Environment-Instrument sowie eine Untersuchung ihrer magnetischen Umgebung mit dem Polarimetric and Helioseismic Imager ermöglicht. Die Umlaufbahn von Solar Orbiter hat ihn weit von der Erde entfernt um die andere Seite der Sonne geführt, wobei das Spektrometer/Teleskop zur Abbildung von Röntgenstrahlen und der Metis Coronagraph für die Beobachtung von Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen abseits der Sonne-Erde-Linie von entscheidender Bedeutung sind .

Die wissenschaftliche Nutzlast von Solar Orbiter ist einzigartig in ihrer Kombination aus Fernerkundungs- und In-situ-Instrumenten, die es ermöglichen, Eruptionen auf der Sonne zu beobachten und dann zu messen, während sie über das Raumschiff fliegen. Da dies eine genaue Schätzung der magnetischen Verbindung der Raumsonde mit der Sonne erfordert, war eine der Schlüsselkomponenten der Mission vor dem Start die Entwicklung einer Reihe von Modellen zur Vorhersage dieser magnetischen Verbindung. Diese Modelle werden sowohl im Vorfeld von Beobachtungskampagnen verwendet, um vorherzusagen, wo die verschiedenen Instrumente am besten ausgerichtet werden sollten, als auch danach, um die Herkunft des am Raumschiff entdeckten Materials zu bestimmen. Die entscheidende Rolle dieser Modelle bei der Verbindung der Sonne mit der Raumsonde ist bereits erkennbar, da viele der In-situ-Partikel- und Magnetfelddetektionen mit verschiedenen auf der Sonne beobachteten Eruptionen und Phänomenen in Zusammenhang stehen. Während die Mission weitergeht und diese Modelle ausgereift sind, werden wir sicherlich neue Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen der Sonne und ihrer Heliosphäre gewinnen.

Als neue Mission bestand eines der Ziele dieses Workshops darin, die Nutzung von Solar Orbiter-Daten und -Beobachtungen durch eine breitere Gemeinschaft zu fördern, die über diejenigen hinausgeht, die bereits an den verschiedenen Instrumenten beteiligt sind. Zu diesem Zweck organisierten wir einen Datenanalysetag, bei dem jedes der 10 Instrumententeams eine kurze Einführung in seine jeweiligen Instrumente präsentierte, nachdem wir zuvor ein Jupyter-Notizbuch vorbereitet hatten, das eine Einführung in den Zugriff, die Aufbereitung und den Umgang mit den Daten ihrer Instrumente bot . Dies ermöglichte Forschern außerhalb der Instrumententeams nicht nur den Zugriff auf und die Arbeit mit Daten, sondern bot den Teammitgliedern auch die Möglichkeit, Daten von anderen Instrumenten zu nutzen, was die weitere Zusammenarbeit und vernetzte Wissenschaft nur fördern kann. Darüber hinaus bleibt das gesamte von den verschiedenen Instrumententeams vorbereitete und präsentierte Material online über GitHub (https://github.com/SolarOrbiterWorkshop/solo8_tutorials) verfügbar, mit dem Ziel, neuen (und alten) Mitgliedern einen Zugangspunkt zu bieten der Community zu Solar Orbiter-Daten.

Der 8. Solar Orbiter-Workshop war ein großer Erfolg, sowohl als erstes persönliches wissenschaftliches Treffen nach dem Start der Mission, aber auch als Gelegenheit für die Entwicklung neuer Kooperationen und die Wiederbelebung alter Netzwerke. Trotz der durch die globale Pandemie auferlegten Einschränkungen funktioniert die Raumsonde gut und macht neue und aufregende Beobachtungen, die von allen Mitgliedern der Gemeinschaft voll genutzt werden. Möge es noch lange so weitergehen!

Astrophysik-Forschungszentrum, Queens University Belfast, Belfast, Nordirland, Vereinigtes Königreich

David Long

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Korrespondenz mit David Long.

Der Autor gibt keine Interessenkonflikte an.

Nachdrucke und Genehmigungen

Long, D. Wissenschaftler im Zeitalter von Solar Orbiter verbinden. Nat Astron (2023). https://doi.org/10.1038/s41550-023-01999-7

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Veröffentlicht: 31. Mai 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-023-01999-7

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