Den Sonnenwind aufheizen

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Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

Ein Bild der Sonnenkorona während einer Finsternis. Eine neue Arbeit stellt ein Modell vor, daß zuvor rätselhafte Aspekte des koronalen Winds erklären kann. UCAR / NCAR

 

Die Sonne strahlt mit einer Oberflächentemperatur von etwa 5.500 Grad Celsius. Indes hat ihre heiße äußere Schicht (die Korona) eine Temperatur von über einer Million Grad und ein Wind aus geladenen Teilchen bläst mit einer Rate, die etwa ein Millionstel der Mondmasse pro Jahr entspricht. Einige dieser Teilchen des Windes treffen die Erde und erzeugen Rauschen im Radio, Polarlichter und (in extremen Fällen) weltweit unterbrochene Kommunikation.

Es gibt zwei wichtige, seit langem existierende und miteinander in Beziehung stehende Fragen, an deren Antworten die Astronomen arbeiten: wie wird die Korona auf Temperaturen geheizt, die viel höher als die der Oberfläche sind? Und wie erzeugt die Korona den Wind? Ein damit verwandtes Rätsel des Sonnenwindes lautet: warum sind bestimmte Ionen des Windes heißer als andere; man könnte in naiver Weise eine gleichmäßige Aufheizung des Gases erwarten, aber die Temperatur der Heliumionen ist beispielsweise im Mittel um das 5-fache höher als die der viel leichteren Wasserstoffionen.

Die Antworten auf diese Fragen scheinen mit Turbulenzen und Magnetfeldern in der Sonnenatmosphäre in Verbindung zu stehen. Die CfA-Astronomen Justin Kasper und Michael Stevens haben gemeinsam mit Bennett Maruca und Arnaud Zaslavsky in der Ausgabe 110 der Physical Review Letters ein neues Modell vorgestellt, das zeigt, wie Wellen in dem heißen, ionisierten Gas, sogenannte „Zyklotronwellen“, das Gas, und bevorzugt schwerere Ionen heizen. Diese Wellen entsprechen Schwingungen in der kreisförmigen Bewegung von Ionen, während sie in den vor-handenen Magnetfeldern herumwirbeln. Das neue Modell erklärt, wie Energie von den Wellen auf die Teilchen übertragen wird und die Teilchen dadurch aufgeheizt werden. Die Astronomen konnten mit ihrem neuen Model die gemessenen Ionentemperaturen, deren Daten über 17 Jahre von der Raumsonde Wind gesammelt wurden, erfolgreich erklären. Die neuen Ergebnisse stellen einen großen Fortschritt in unserem Verständnis dar, wie der Sonnenwind funktioniert.

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