Die Parker Solar Probe hat möglicherweise den Ursprung von schnellen Sonnenwinden entdeckt.

Ein in die Atmosphäre der Sonne stürzender Raumflugkörper hat die wahrscheinliche Quelle von starken Blitzen von Plasma in schnellen Sonnenwinden enthüllt.

Weit von der Sonne entfernt ist der Sonnenwind ein nebulares, turbulentes Plasma. Als die Parker Solar Probe der NASA jedoch etwa 8 Millionen Kilometer von der Oberfläche der Sonne entfernt tauchte, entdeckte sie schmale Plasmaströme (SN: 12/15/21). Die Ströme scheinen von magnetischen Feldern geleitet zu werden, die auf zwei relativ kühle Regionen der Sonnenatmosphäre zurückzuführen sind, die als koronale Löcher bekannt sind, berichten Forscher am 7. Juni in Nature.

Der Sonnenwind - der kontinuierliche Strom geladener Teilchen, der von der Sonne strömt - hat zwei unterschiedliche Geschwindigkeiten, die als "langsam" und "schnell" bezeichnet werden. Bisher war unklar, was den schnellen Sonnenwind beschleunigt. Das Plasma in den meisten Sonnenwinden besteht aus Protonen, Elektronen und den Kernen von Atomen, die mit Hunderten von Kilometern pro Sekunde blasen. Aber Plasma aus dem Bereich über den koronalen Löchern kann mehr als zehnmal so schnell reisen.

Die schnellen Plasmaströme waren mit Ereignissen namens Switchbacks verbunden, bei denen sich Teile der magnetischen Felder in der Nähe der Sonne umkehren (SN: 1/15/21). Switchbacks können auftreten, wenn sich magnetische Schleifen nahe der Oberfläche der Sonne mit langen Feldlinien verbinden, die sich von der Sonne entfernen. Die Rekonnektion führt zu einer scharfen, zur Sonne gerichteten Knickbildung, die das Plasma auf seinem Weg in den Weltraum abkickt, wenn sich der Kink wieder glättet.

Die Forscher schlagen vor, dass höherenergetische Ströme das Ergebnis von neu verbundenen Feldlinien mit scharf geknickten Switchbacks sind, während niedrigerenergetische Ströme von Feldlinien mit älteren Kinks kommen, die sich mehr glattgestrichen haben.

Obwohl die Beweise dafür, dass der schnelle Sonnenwind auf magnetischen Rekonnektionen beruht, überzeugend sind, sind sie immer noch indirekt, sagt Astrophysiker Stuart Bale von der University of California, Berkeley. "Unsere Ergebnisse legen nahe, dass der Sonnenwind sehr nahe an der Sonne auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden kann", sagt Bale. "Dies ist etwas anders als das standardmäßige Szenario der Windenergetisierung", bei dem die Beschleunigung weiter von der Sonne entfernt stattfindet.

Das Verständnis von Prozessen wie der Entstehung des schnellen Sonnenwinds ist aus praktischen Gründen wichtig, sagt Bale. "Wir glauben auch, dass magnetische Rekonnektionen für Sonneneruptionen verantwortlich sind und an der Freisetzung von koronalen Massenauswürfen beteiligt sind, die eine große Auswirkung auf das Weltraumwetter haben." Sonneneruptionen und das von ihnen erzeugte Weltraumwetter haben zu Stromausfällen auf der Erde und zur Unterbrechung von Funkkommunikationen geführt und könnten Astronauten gefährden (SN: 7/30/2020).

Die Ergebnisse sind auch ein wichtiger Hinweis auf das anhaltende Rätsel, warum die Atmosphäre der Sonne Millionen von Grad Celsius heißer ist als ihre Oberfläche, sagt Astrophysiker Gary Zank, der nicht an der Studie beteiligt war (SN: 8/20/17). "Aber sie identifizieren nicht den Heizmechanismus."

Die Beobachtungen identifizieren die Bedeutung von magnetischer Rekonnektion nahe der Sonne, sagt Zank von der University of Alabama in Huntsville. "Der nächste Schritt besteht darin, dies mit der Dämpfung der magnetischen Energie zu verknüpfen, um den tatsächlichen Erhitzungsprozess zu bestimmen."

Eine weitere interessante Facette der Studie ist, wie die Struktur der Sonnenoberfläche auf den Sonnenwind in der Nähe der Sonne geprägt zu sein scheint, trotz der Turbulenzen, sagt Amitava Bhattacharjee, Astrophysiker an der Princeton University, der nicht an der Studie beteiligt war. Andere Forscher haben vorgeschlagen, dass dies geschehen kann, sagt er, aber in der neuen Studie ist "die experimentelle und simulationsbasierte Evidenz überzeugender."

Parkers immer näher kommende Begegnungen mit der Sonne könnten die Quelle des schnellen Sonnenwinds definitiver bestätigen. Und zukünftige Vorbeiflüge erfolgen, wenn die Sonne in eine Phase mit steigender Anzahl von Sonnenflecken und mehr Sonnenwind übergeht, auf dem Weg zum Höhepunkt der Sonnenaktivität im Juli 2025. "Wenn wir in das Maximum der Solaraktivität eintreten", sagt Bale, "erwarten wir einige ernsthafte Überraschungen."

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