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Parker Solar Probe: Nasa-Raumsonde deckt Quelle des Sonnenwindes auf

Der schnelle Sonnenwind entsteht in den koronalen Löchern der Sonne und wird mit enormer Geschwindigkeit ins Weltall geschleudert. Forscher wissen nun, warum.



Die US-Raumfahrtbehörde Nasa schickte im August 2018 ihre Raumsonde Parker Solar Probe zur Sonne. Seitdem werteten die Forscher bereits einige Daten zur Sonne, auch als die Sonde durch die Sonnenatmosphäre flog. Nun hat ein Forschungsteam eindeutige Beweise für den Mechanismus der magnetischen Wechselwirkung gesammelt.

Dafür näherte sich das Raumfahrzeug bis auf etwa 20,9 Millionen Kilometer an die Sonne an. Die Erde ist im Schnitt rund 149,6 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. Die Instrumente der Sonde konnten dabei feine Strukturen des Sonnenwindes aufspüren, die in der Nähe der Photosphäre – also der untersten Schicht einer Sternenatmosphäre – entstehen.

Dabei konnten sie flüchtige Details zur Entstehung der Winde erfassen, bevor diese aus der Korona ausgestoßen wurden. Denn die Merkmale zu den magnetischen Wechselwirkungen gehen verloren, sobald der Sonnenwind als homogener Strahl geladener Teilchen die Korona verlässt.

Zwei Arten von Sonnenwind

Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Sonnenwinden. Der schnellere Sonnenwind strömt mit einer Spitzengeschwindigkeit von 800 Kilometern pro Sekunde aus Löchern in der Korona an den Sonnenpolen. Die Spitzengeschwindigkeit des langsamen Sonnenwindes liegt dagegen bei rund 400 Kilometern pro Sekunde.

Laut den Forschern ähneln die koronalen Löcher Duschköpfen mit einem relativ gleichmäßig verteilten Strahl. Die Strahlen brechen aus den hellen Regionen heraus, durch die die Magnetfeldlinien sowohl in die Sonnenoberfläche ein- als auch aus ihr austreten können.

Diese koronalen Löcher sind gigantische Trichter mit einem Durchmesser von fast 29.000 Kilometern. Die Erde würde mehr als zweimal dort hineinpassen. Laut der Forschungsgruppe werden die geladenen Teilchen aus der Sonne geschleudert, wenn Magnetfelder mit entgegengesetzten Richtungen in diesen Trichtern aneinander vorbeiziehen.

Die koronalen Löcher als Quelle der Beschleunigung

Die Raumsonde Parker Solar Probe entdeckte einige hochenergetische Teilchen, die sich zehn- bis hundertmal schneller bewegten als der durchschnittliche Sonnenwind. Das alles geschieht in der Photosphäre; sie ist von Konvektionszellen bedeckt, die für den Strömungstransport zuständig sind.

"Der Konvektionsfluss in größerem Maßstab wird Supergranulation genannt. Dort, wo diese Supergranulationszellen zusammentreffen und sich nach unten bewegen, ziehen sie das Magnetfeld auf ihrem Weg in eine Art Trichter nach unten. Das Magnetfeld wird dort sehr verstärkt, weil es einfach gestaut wird", erklärt Stuart Bale von der UC Berkeley (University of California). Er ist der Hauptautor der kürzlich veröffentlichten Studie.

Das Team kam zu dem Schluss, dass der schnelle Sonnenwind nur durch dieses als magnetische Rekonnexion bekannte Phänomen erzeugt werden kann. "Die magnetische Rückkopplung ist innerhalb dieser Trichterstrukturen die Energiequelle des schnellen Sonnenwinds. Die Energie kommt nicht einfach von überall in einem koronalen Loch, sondern ist in den koronalen Löchern zu diesen Supergranulationszellen unterstrukturiert. Er kommt von diesen kleinen Bündeln magnetischer Energie, die mit Konvektionsströmen verbunden sind", schlussfolgern Bale und sein Team.

Zur Studie

Die Studie wurde am 7. Juni 2023 im Fachmagazin Nature veröffentlicht und heißt Interchange reconnection as the source of the fast solar wind within coronal holes (Wechselwirkungsrückkopplung als Quelle des schnellen Sonnenwinds in koronalen Löchern).

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