Neue Struktur in der Sonnenkorona entdeckt – Verwobenes Netz aus magnetischen Plasmafäden könnte Motor des langsamen Sonnenwinds sein

Aufregende Entdeckung: Astronomen haben eine beispiellose Struktur in der Korona unserer Sonne entdeckt, ein energetisches Netzwerk miteinander verbundener Plasmafasern. Diese nur im UV-Licht sichtbare Struktur befindet sich in der mittleren Schicht der Sonnenatmosphäre und liefert wichtige Hinweise auf die Entstehung des langsamen Sonnenwinds, wie Forscher in „Natural Astronomy“ berichten. Demnach emittiert die Wechselwirkung dieses Plasmanetzwerks magnetische Energie, die die Sonnenwindteilchen beschleunigt.

Sonnenwind erschafft das gesamte Sonnensystem: Er kann die gesamte Atmosphäre in den Weltraum reißen, die Oberfläche des Planeten chemisch verändern und sein Magnetfeld verzerren. Gleichzeitig bilden die konstanten Winde geladener Teilchen zusammen mit dem solaren Magnetfeld eine schützende Heliosphäre um unser Sonnensystem. Doch so wichtig der Sonnenwind für unsere metallische Heimat ist, seine Herkunft ist unklar.

Nach neueren Messungen und Modellen scheinen besonders energiereiche Anteile des Sonnenwindes aus den Tropen zu stammen, vor allem im Chromosom, der unteren Sonnenatmosphäre. In diesen Bereichen ist die Korona im UV-Licht dunkler. Woher jedoch der langsamere und stabilere Sonnenwind kam, war bisher unklar.

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Erster Blick auf Central Corona

Nun gibt eine Entdeckung in der Sonnenkorona erste Hinweise auf den Ursprung des sich langsam bewegenden Sonnenwindes. Möglich ist dies, weil Forscher um Pradeep Chitta vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen erstmals die gesamte zentrale Korona im UV-Licht abbilden und untersuchen konnten. Diese Schicht, die bisher etwa 350.000 Kilometer über der Sonnenoberfläche begann, ist zu einem dunklen Ort geworden, weil Raumsonden und Sonnenbeobachter nur die unteren oder höheren Schichten sehen können.

Erst drei neue Wettersatelliten des US-amerikanischen GOES-Systems haben es nun erstmals ermöglicht, das durchschnittliche Sonnenlicht genauer unter die Lupe zu nehmen. Denn sie halten auch UV-Kameras an Flugzeugen, die auf die Sonne gerichtet sind, um das Wetter im All vorherzusagen. Die von diesen Geräten gesammelten Daten werten Chitta und sein Team nun im Rahmen einer speziellen Messkampagne aus.

Koronales Netz
Koronales Netz in Mosaikbildern von GOES SUVI und SOHO Observatory Solar.© Naturastronomie / Chitta et al. GEHT / SUVI; Soho / Lasco

Verbindung von Plasmafäden

Dieses Bild zeigt zunächst die komplexe und dynamische Struktur in der mittleren Schicht der Sonnenkorona. Die faserige, miteinander verbundene Plasmastruktur ist in der Korona über dem dunklen koronalen Loch, dem Grenzbereich hoher magnetischer Aktivität, zu sehen. „Wir haben ständige Wechselwirkungen und kontinuierliche Veränderungen in diesem koronalen Netzwerk sowie die Bildung hochstrukturierter und variabler Sonnenwindströme mit Zeitlupenbewegungen auf ihren Spitzen beobachtet“, berichtete das Team.

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Diese Beobachtungen zeigen zusammen mit Daten des SOHO Solar Observatory und des Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA auch, dass die Plasmafasern in diesem koronalen Netzwerk Magnetfeldlinien zu folgen scheinen und dass diese weiterhin hindurchgehen und mit ihnen interagieren Sonstiges. Chitta und seine Kollegen berichten, dass „magnetische Strukturen, die zuerst nahe beieinander erscheinen und dann eine geschlossene Schleife bilden“, berichten. Eine solche magnetische Verbindung gibt Energie ab, wie das Modell zuvor gezeigt hat.

Haben Sie einen langsamen Solarwindmotor gefunden?

So können Astronomen einen großen Motor des langsamen Sonnenwinds finden. Denn ihre Beobachtungen zeigen, dass das neu entdeckte koronale Netzwerk die Teilchen des Sonnenwinds beschleunigt. „Wir gehen davon aus, dass die Architektur des Magnetfelds für den sich langsam bewegenden Sonnenwind gilt und eine wichtige Rolle bei der Beschleunigung der Bewegung von Sonnenteilchen ins All spielt“, sagt Chitta.

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Die Entdeckung des koronalen Netzwerks und der Magnetresonanz in der durchschnittlichen Sonnenkorona fällt mit Daten der Sonden Parker Solar Probe und Solar Orbiter zusammen, die kürzlich die ersten magnetischen Veränderungen im Sonnenwind beobachteten. Diese transienten Änderungen der Magnetfeldlinien des Koronars können auch durch die dynamische Umstrukturierung des Koronalnetzwerks verursacht werden.

„Unsere Ergebnisse unterstützen ein langsames Sonnenwindmodell, das auf Wiederverbindung basiert“, schrieben Chitta und sein Team. Aus zusätzlichen Daten aktueller Sonnensonden, aber auch aus zukünftigen Missionen erhoffen sich die Forscher ein detailliertes Verständnis der Prozesse in der zentralen Sonnenkorona. Aufgrund einiger geplanter Untersuchungen sollte es Bordausrüstung geben, die speziell auf die Zentrale Corona ausgerichtet ist. (Naturastronomie, 2022; doi: 10.1038 / s41550-022-01834-5)

Quelle: Naturastronomie, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung

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