- VonPatrick Klapetzschließen
Forschende haben neue Hinweise auf den Ursprung des langsamen Sonnenwindes. Weil sie eine zuvor unbekannte Struktur in der mittleren Sonnenkorona entdeckt haben: das koronale Netz.
Göttingen – Die Sonne: Herrin über Leben und Tod in unserem Sonnensystem. Ob sich die Magnetfelder von Planeten verformen oder chemische Veränderungen auf Planetenoberflächen entstehen: Verantwortlich dafür ist der Sonnenwind, den unser Stern ins Weltall herausschleudert. Doch über die Entstehung des Sonnenwindes wissen wir eigentlich nichts.
Forschenden des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen gelang nun ein Durchbruch. Das Forschungsteam um Pradeep Chitta hat einen ersten Hinweis auf den Ursprung des langsamen Sonnenwinds in der Sonnenkorona entdeckt.
Wettersatelliten lüften das Geheimnis über die Entstehung des Sonnenwindes
Dafür haben sie sich die mittlere Schicht der Sonnenkorona genauer angeschaut. Die Astronomen konnten ein verwobenes und dynamisches Netz aus magnetischen Plasmafäden erkennen. Ihre Ergebnisse haben sie im Fachmagazin Nature Astronomy veröffentlicht. Das Geheimnis konnte mit den drei GOES-Wettersatelliten der US-amerikanischen Wetterbehörde NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) gelüftet werden.
Das Akronym steht dabei für Geostationary Operational Environmental Satellite (engl. Geostationärer operationeller Umweltsatellit). An Bord befindet sich UV-Kameras, die das Weltraumwetter beobachten sollen. Das Forschungsteam konnte während einer einmonatigen Messkampagne etliche Daten von der kompletten mittleren Korona sammeln und später analysieren.
Schneller und langsamer Sonnenwin: Autoren der Studie erklären den Unterschied
Die Autoren der Studie erklären, dass in der Astronomie zwischen langsamen und schnellen Sonnenwind unterschieden wird: „Der schnelle Wind wird im Allgemeinen als Wind mit Geschwindigkeiten von mehr als 500 Kilometer pro Sekunde beschrieben und stammt aus dem Inneren koronaler Löcher, die durch offenen magnetischen Fluss entstehen.“ Dieser besonders energiereiche Anteil des Sonnenwindes entsteht in der Chronosphäre, also der unteren Sonnenatmosphäre, die zwischen der äußeren Sonnenkorona und der undurchdringlichen Photosphäre liegt. Die Chronosphäre befindet sich ungefähr 350.000 Kilometer über der Sonnenoberfläche.
Langsame Sonnenwinde haben eine Geschwindigkeit von weniger als 500 Kilometern pro Stunde. Da dieser eine andere Zusammensetzung der koronalen Elemente und Ionen hat, schließen Astronomen und Wissenschaftlerinnen darauf, dass der langsamere Sonnenwind aus einer heißeren und dichteren Quellregion kommen muss als der schnelle Sonnenwind. Wo dies genau passieren soll, war bisher unbekannt.
Mittlere Sonnenkorona besteht aus einem verwobenen Netz aus Plasmafäden
Die koronalen Löcher zeigen sich auf Satellitenaufnahmen im Röntgenstrahlenbereich als dunklere Bereiche. Dieser Bereich der Sonnenkorona weist eine niedrigere Temperatur und Dichte auf als seine Umgebung. Am Rande dieser Flecken zeigte sich während der fünftägigen Beobachtung eine stark strukturierte mittlere Korona mit länglichen Merkmalen. Das Forschungsteam taufte diese auf den Namen „koronales Netz“.
Die Daten wurden von Chitta und seinem Team mit denen des NASA-Sonnenobservatorien SOHO (Solar and Heliospheric Observatory und dem Solar Dynamics Observatory (engl. Observatorium für Sonnendynamik , kurz: SDO) verglichen. Die Plasmafäden in diesem dynamischen koronalen Netz folgten scheinbar Magnetfeldlinien, die sich immer wieder annähern und miteinander interagieren, „um (vorübergehende) geschlossene Schleifen zu bilden“, heißt es in der Studie.
Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entdecken Ursprung des langsamen Sonnenwinds
Die Forschenden haben zudem festgestellt, „dass die Geschwindigkeiten dieser Ausströmungen mit den Geschwindigkeiten langsamer Sonnenwindströme übereinstimmt.“ Der Ursprung des langsamen Sonnenwinds wurde damit entdeckt. Chitta führt fort: „Wir gehen davon aus, dass sich die Architektur des Magnetfeldes auf den langsamen Sonnenwind überträgt und eine wichtige Rolle bei der Beschleunigung der Sonnenwindteilchen ins Weltall spielt.“ Immerhin benötigen diese Teilchen nur acht Minuten zur Erde.
Zukünftige Raumsonden sind mit Instrumenten ausgestattet, die speziell die mittlere Korona untersuchen soll. Das Forschungsteam erhofft sich dadurch neue Erkenntnisse über die Vorgänge am Entstehungsort der langsamen Sonnenwinde. Die Studie wurde im Wissenschaftsfachmagazin Nature Astronomy am 24. November 2022 unter dem Titel „Direct observations of a complex coronal web driving highly structured slow solar wind“ (deutsch: „Direkte Beobachtungen eines komplexen koronalen Netzes, das den hochstrukturierten langsamen Sonnenwind antreibt“) veröffentlicht.