Viten

Romsonde skal utforske Solen på nært hold. Norskutviklede instrumenter er med på ferden.

Mandag morgen ble romsonden som skal ta unike bilder av Solens polområder, skutt opp.

Solar Orbiter romfartøy skal komme nærmere Solen enn noen annen europeisk romsonde. Her vil satellitten ta bilder av Solens poler for alle første gang. Foto: Illustrasjon: ESA/ATG medialab

  • Terje Fredvik
    solfysiker og programmerer, Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Tidlig mandag morgen norsk tid ble ESAs nye romsonde Solar Orbiter sendt opp fra Cape Canaveral i USA. Med seg på den lange ferden inn mot Solen har sonden med seg 10 instrumenter som skal studere den livgivende stjernen vår på kloss hold.

Norge er sterkt involvert i teleskopet med det hete navnet SPICE, som er Solar Orbiters mest avanserte instrument.

Solen sender ut en kontinuerlig strøm med elektrisk ladede partikler, den såkalte solvinden. Disse partiklene beveger seg med svimlende hastigheter opp mot 800 km/s. Nøyaktig hvordan solvinden oppstår og får så høy fart vet vi ikke sikkert. Det vi vet, er at partikler med elektrisk ladning påvirkes av magnetfelter, og at solen har et sterkt, komplekst og varierende magnetfelt.

Solens magnetfelt må derfor være forklaringen på solvindens mange hemmeligheter.

Les også

Vellykket oppskyting av romsonde som skal utforske sola

Terje Fredvik er solfysiker og programmerer ved Institutt for teoretisk astrofysikk (UiO) som programmerer for instituttets arkiv for solobservasjoner (Hinode Science Data Centre). I de tre siste årene har han bidratt i utviklingen av programvaren for SPICE-instrumentet på Solar Orbiter. Foto: Daniel E. Nóbrega Siverio/UiO

Skal studere solvinden

Problemet er at vi ikke skjønner i detalj hvordan Solens magnetfelt blir til, hvordan det utvikler seg i tid, og hvordan det forandrer seg utover i Solens atmosfære.

En av Solar Orbiters hovedoppgaver er å hjelpe forskere med å forstå sammenhengen mellom magnetfeltet og solvinden. En av metodene som skal brukes, er å måle hastigheten, temperaturen, tettheten og sammensetningen av solvinden.

En annen metode er å undersøke plutselige hendelser i Solens atmosfære som endringer i magnetfeltet skaper. Dette kan være eksplosjoner, gasskyer som sendes ut og sjokkbølger. Noen av Solar Orbiters instrumenter skal ta bilder av det sterke lyset fra slike voldsomme fenomener, og få minutter senere vil andre av instrumentene måle hvordan fenomenene har påvirket solvinden idet den farer forbi romsonden.

Les også

Klimafotavtrykket vårt vises i været på kloden hver eneste dag

Kommer mye nærmere Solen

Det som gjør Solar Orbiter unik, er den spesielle banen som romsonden skal bevege seg i. For det første kommer den mye nærmere Solen enn noen annen tilsvarende romsonde. Jorden er 1 AU (astronomisk enhet) unna Solen, mens Solar Orbiter vil komme så nærme som 0,28 AU. Dette er nærmere Solen enn Merkur, den innerste planeten i solsystemet.

Tidligere har man først og fremst observert solvinden fra satellitter i bane rundt Jorden. Da får astronomene målingene sine først etter at solvinden har reist millioner av kilometer gjennom rommet for å komme frem til oss. Når man nå snart vil kunne observere solvinden fra et sted mye nærmere Solen, blir det enklere å forstå hvordan solvinden opprinnelig var da den forlot Solen.

Les også

Dette er en gjest fra et annet solsystem. Han heter Borisov og har en 160.000 kilometer lang hale.

Skal utforske Solens poler

Det andre spesielle med Solar Orbiters bane er at romsonden vil se nord- og sørpolen til Solen. Polene spiller en helt spesiell rolle i puslespillet med å forstå solvinden. Den raskeste solvinden sendes ut fra polene, og gass som strømmer fra Solens ekvator mot polene er sannsynligvis med på å drive de periodiske endringene i Solens magnetfelt.

Det er to hovedtyper instrumenter om bord på Solar Orbiter. Fire in situ-instrumenter skal måle egenskapene til solvinden og magnetfeltet direkte, slik de er like ved romfartøyet. I tillegg skal seks fjernmålingsinstrumenter brukes til å studere egenskapene til selve Solen ved å ta bilder av den.

Det kanskje aller mest spennende er at instrumentene om bord på romsonden for aller første gang vil gi oss spektrale bilder av Solens poler. Slike bilder vil være helt nødvendige for at forskerne skal kunne forstå hvordan den polare solvinden dannes, skriver artikkelforfatteren. Foto: Illustrasjon: ESA/ATG medialab

Usynlig for det menneskelige øyet

Strålingen som Solen sender ut, består av lys i alle regnbuens farger, men også av stråling med en farge som er usynlig for det menneskelige øyet. Fjernmålingsinstrumentene på Solar Orbiter er ikke bare i stand til å ta bilder av synlig lys, de kan også se ultrafiolett lys og røntgenstråler.

SPICE er navnet til ett av fjernmålingsinstrumentene om bord på Solar Orbiter. Instrumentet er et samarbeid mellom forskningsinstitusjoner i Frankrike, Storbritannia, Tyskland, Sveits, USA og Norge. Forskere og ingeniører ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo har flere nøkkelroller i dette prosjektet.

Les også

Nobel-vinnere utløste et skred av funn av fremmede planeter

Solfysikere skal analysere bildene

I likhet med andre rombaserte instrumenter sender ikke SPICE ned fiks ferdige bilder som forskerne kan begynne å jobbe med. Datastrømmen fra SPICE, den såkalte telemetrien, er en nokså uforståelig strøm av 0-ere og 1-ere som må dekomprimeres, tolkes, sorteres, ordnes og settes sammen på fornuftig vis, før dataene kan lagres i et format som gir mening for forskerne.

Programpakken som gjør denne essensielle jobben, blir utviklet ved Institutt for teoretisk astrofysikk. Her blir det også laget programmer som solfysikere over hele verden vil kunne bruke for å studere og analysere bildene som SPICE skal ta.

Et spektrogram sier mer enn tusen bilder

Akronymet SPICE står for «Spectral Imaging of the Coronal Environment». Dette litt kryptiske navnet beskriver hva instrumentet skal observere. «Spectral Imaging» viser til at bildene som instrumentet skal ta, er av Solas spektrum, det vil si bilder der de forskjellige fargene i lyset er skilt fra hverandre. Inne i SPICE-instrumentet blir sollyset spredt utover en bildedetektor, på en slik måte at stråling med forskjellige bølgelengder, eller farger, faller på ulike steder på detektoren.

Bølgelengden til strålingen er avhengig av temperaturen til gassen som sender ut lyset. I tillegg vet vi at gass med høy temperatur ofte befinner seg lenger unna Solens overflate enn gass med lavere temperatur. Ved å studere flere av lysets bølgelengder samtidig får astronomer dermed informasjon om gassen på flere høyder i Solens atmosfære.

Dessuten kan man med slike bilder regne ut hastighet, tetthet, turbulens og andre forhold i gassen. Denne bildetypen kalles spektrogrammer. Det heter seg at et bilde sier mer enn tusen ord, men solfysikere mener at et spektrogram sier mer enn tusen bilder.

Vil kunne se fine detaljer i solatmosfæren

SPICE vil kunne observere lys som er sendt ut fra områder med svært forskjellige temperaturer. Instrumentet vil kunne se rolig og relativt «kjølig» gass med en temperatur på rundt 10 000ºC, men også gass med ekstreme temperaturer helt opp mot 10 millioner ºC som oppstår i forbindelse med intense eksplosjoner.

Hele dette temperaturområdet tilsvarer den ytre delen av Solens atmosfære som kalles koronaen. «Spectral Imaging of the Coronal Environment» betyr med andre ord at instrumentet kan ta spektrale bilder av Solens korona.

Når et nytt solteleskop tas i bruk, skryter som regel forskerne av hvor mye bedre det nye instrumentet er enn tidligere instrumenter. Hadde SPICE vært plassert på et romfartøy som går i bane rundt Jorden, ville resultatet blitt bilder med en oppløsning som ikke ville ha imponert noen.

Det som gjør SPICE til et interessant instrument, er den spesielle banen som Solar Orbiter skal ha.

Når romfartøyet er mye nærmere Solen enn det mange andre solobservatorier er, vil SPICE allikevel kunne se fine detaljer i solatmosfæren. Det kanskje aller mest spennende er at SPICE for aller første gang vil gi oss spektrale bilder av Solens poler. Slike bilder vil være helt nødvendige for at forskerne skal kunne forstå hvordan den polare solvinden dannes.

  • Følg Aftenposten Viten på Facebook og Twitter!

Les mer om

  1. Satellitt
  2. ESA
  3. Astronomi
  4. Viten
  5. Romsonde

Relevante artikler

  1. VERDEN

    De unike bildene overrasker forskerne. Nå kan de finne solfysikkens «hellige gral».

  2. VITEN

    Ingen velger å bli syke. Men kulturell påvirkning forekommer.

  3. VITEN

    C-vitamin og dramatiske effekter. Hvor mange studier trenger vi?

  4. VITEN

    Barn som sover lite, har størst risiko for å utvikle psykiske vansker

  5. VITEN

    Uventet nedgang av kvikksølv i fisk. Dette insektet avslører hvorfor.

  6. VITEN

    Hard intervalltrening er medisin for hjertesyke. Problemet er at for få trener. Det skal forskerne gjøre noe med.