Kommt der Sonnenwind von diesen winzigen Jets auf der Sonne?

Jul 23, 2023

Seit den ersten direkten Beobachtungen des Sonnenwinds im Jahr 1959 haben Astronomen daran gearbeitet, herauszufinden, was diesen Plasmastrom antreibt. Jetzt glauben Wissenschaftler, die die Raumsonde Solar Orbiter der ESA/NASA nutzen, eine Antwort zu haben: Winzige kleine Ausbrüche, sogenannte „Picoflares“. Sie blitzen mit 100 Kilometern pro Sekunde aus der Korona auf.

Die Entdeckung stammt aus sehr detaillierten Studien im extremen Ultraviolett eines koronalen Lochs am Südpol der Sonne. Die Beobachtungen enthüllten eine Ansammlung kurzlebiger, schwacher Merkmale, die mit winzigen Plasmastrahlen verbunden sind, die von der Sonne ausgestoßen werden. „Wir konnten diese winzigen Jets nur aufgrund der beispiellos hochauflösenden Bilder mit hoher Kadenz entdecken, die von EUI erzeugt wurden“, sagte Lakshmi Pradeep Chitta vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Deutschland. In einem Papier, in dem die Beobachtungen beschrieben werden, skizzieren Chitta und Kollegen die Beobachtungen und Ergebnisse.

Der Sonnenwind ist für eine Reihe von Phänomenen im Sonnensystem verantwortlich. Es beeinflusst Magnetfelder auf verschiedenen Welten, einschließlich der Erde, und spielt eine Rolle bei Weltraumwetterereignissen wie Polarlichtern. Es betrifft auch Kometen, die ihre Plasmaschweife formen, während diese eisigen Körper um die Sonne wirbeln.

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Obwohl dieser Wind ein grundlegendes Merkmal der Sonne ist, hatten Sonnenphysiker nicht immer eine eindeutige Erklärung dafür, was ihn erzeugt. Sie wissen seit geraumer Zeit, dass es hauptsächlich mit koronalen Löchern zusammenhängt. Dabei handelt es sich um magnetische Strukturen in der Korona, die als dunkle Regionen auf der Sonnenoberfläche erscheinen. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um Orte in der Sonnenatmosphäre, an denen das Magnetfeld nicht zurück in die Sonne sinkt. Vielmehr erstrecken sich ihre Magnetfeldlinien von der Sonne aus und durch das Sonnensystem. Natürlich kann Plasma entlang dieser „Austrittslinien“ fließen, und genau das ist der Sonnenwind: ein Plasmaaustritt aus der Sonne. Aber die große Frage bleibt: Was bringt es überhaupt ins Leben?

Koronale Löcher können fast überall auf der Sonne auftreten, obwohl sie in den Polarregionen recht häufig vorkommen. Sie scheinen im ruhigen Teil des Sonnenzyklus (Sonnenminimum) häufiger aufzutreten und länger anzuhalten. Sie treten jedoch auch während des Sonnenmaximums auf.

Die Idee von Jets und Ausbrüchen der Sonne ist nicht neu und Sonnenphysiker beobachten eine Reihe davon. Die größten sind koronale Massenauswürfe. Diese befördern riesige Mengen energiereicher Teilchen durch den Weltraum. Es gibt auch Ereignisse, die als Sonneneruptionen der X-Klasse bezeichnet werden. Dann gibt es noch die solaren Nanoflares. Diese sind weniger energiereich, aber dennoch einflussreich. Sie haben etwa eine Milliarde Mal weniger Energie als die riesigen Sonneneruptionen, kommen aber fast ständig vor. Sie könnten durchaus dafür verantwortlich sein, die Korona auf unglaublich hohe Temperaturen von 2 Millionen Grad zu erhitzen.

Picoflares haben weniger Energie als Nanoflares. Diese von Solar Orbiter entdeckten winzigen Jets zeigen etwa tausendmal weniger Energie als ein Nanoflare. Sie scheinen jedoch einen mächtigen Schlag zu haben. Der größte Teil ihrer Energie wird in den Ausstoß von Plasma von der Sonne gelenkt. Dies trägt zur nahezu konstanten Strömung des Sonnenwinds bei. Sie sind so allgegenwärtig, dass sie wahrscheinlich einen größeren Teil des Sonnenwinds ausstoßen als erwartet.

Es gibt noch einiges über diesen Prozess zu lernen, aber laufende Solar Orbiter-Studien sollten dabei helfen, den Mechanismus weiter zu erklären. „Eines der Ergebnisse hier ist, dass diese Strömung größtenteils nicht wirklich gleichmäßig ist. Die Allgegenwärtigkeit der Jets lässt vermuten, dass der Sonnenwind aus koronalen Löchern als stark intermittierender Ausfluss entstanden sein könnte“, sagte Andrei Zhukov vom Königlichen Observatorium Belgiens , ein Mitarbeiter der Arbeit, der die Beobachtungskampagne Solar Orbiter leitete.

Solar Orbiter ist mit der Messung dieser ständigen kleinen Auswürfe noch nicht fertig. Tatsächlich umkreist er derzeit die Sonne in den Äquatorregionen. Schließlich wird seine Umlaufbahn die Polargebiete abdecken. Glücklicherweise wird diese Änderung der Umlaufbahn der Raumsonde auch dabei helfen, Veränderungen in der Sonne im Verlauf des aktuellen Sonnenzyklus zu untersuchen. Das bedeutet, dass es in der Lage sein wird, diese winzigen Strukturen in koronalen Löchern zu untersuchen, die auf verschiedenen Sonnenbreiten sichtbar sind.

Solar Orbiter entdeckt winzige Jets, die den Sonnenwind antreiben könntenPicoflare-Jets treiben den Sonnenwind an, der aus einem koronalen Loch im SunarXiv-Artikel austritt

Solar Orbiter-Webseite