Entdecken Forscher, wie Sonnenwind durch geheimnisvolle Wellen beschleunigt wird - Zwei NASA- und ESA-Sonde gemeinsam auf Spurensuche

Entdecken Forscher, wie Sonnenwind durch geheimnisvolle Wellen beschleunigt wird - Zwei NASA- und ESA-Sonde gemeinsam auf Spurensuche

In einer gemeinsamen Forschungsinitiative haben Wissenschaftler des Nationalen Aeronautik- und Raumfahrtprogramms der Vereinigten Staaten (NASA) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) einen bedeutenden Durchbruch erzielt. Sie haben entdeckt, wie der Sonnenwind durch geheimnisvolle Wellen beschleunigt wird. Diese Erkenntnis könnte neue Einblicke in die Dynamik des Sonnensystems ermöglichen. Die beiden Raumsonden, die für diese Forschung eingesetzt wurden, haben gemeinsam Daten gesammelt, die es den Forschern ermöglicht haben, die bislang unbekannten Prozesse aufzudecken. Die Ergebnisse dieser Studie könnten langfristig zu einer besseren Vorhersage von Sonneneruptionen und einer Verbesserung der Raumwettervorhersage führen.

Forscher entdecken, wie Sonnenwind durch geheimnisvolle Wellen beschleunigt wird

Die Beziehung zwischen der Sonne und dem Sonnenwind hat Wissenschaftler über Jahrzehnte hinweg beschäftigt. Dieser Sonnenwind, ein Strom geladener Teilchen, der von der Sonnenkorona in den Raum fließt, hat die Fähigkeit, spektakuläre Phänomene wie die Polarlichter auf der Erde auszulösen. Doch der Prozess, durch den diese Teilchen beschleunigt und erhitzt werden, während sie ihre Reise unternehmen, blieb größtenteils unbekannt.

Ein kürzlich gemachter Durchbruch, der zwei Raumsonden der NASA und der ESA involviert, hat jedoch zu einem bedeutenden Fortschritt in der Erforschung dieses Phänomens geführt. Im Februar 2022 ermöglichte eine seltene Ausrichtung der Raumsonden Parker Solar Probe der NASA und Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation dem Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Yeimy Rivera vom Smithsonian Astrophysical Observatory, den Sonnenwind von zwei unterschiedlichen und ergänzenden Punkten aus zu beobachten, wie in einer Studie in Science veröffentlicht wurde.

Die Rolle der Alfvén-Wellen

Dieses glückliche Ereignis bot eine einzigartige Gelegenheit, zu untersuchen, wie der Sonnenwind sich erwärmt und beschleunigt, wenn er sich von der Sonne entfernt. Die Forscher entdeckten, dass die Alfvén-Wellen, eine besondere Art von Oszillationen im Plasma des Sonnenwinds, eine Schlüsselrolle bei diesen Prozessen spielen. Diese Wellen nicht nur schütteln das magnetische Feld der Sonne, sondern übertragen auch Energie auf das Plasma, beschleunigen und erwärmen es auf seinem Weg in den interplanetaren Raum.

Die Rolle dieser Wellen in der Dynamik des Sonnenwinds ist nicht nur ein technisches Detail; sie hat tiefgreifende Implikationen für die Sonnenphysik und die Art, wie wir das Verhalten von Sternen allgemein verstehen. Der Sonnenwind beeinflusst nicht nur unser Sonnensystem, sondern ähnliche Phänomene könnten auch um andere Sterne auftreten und potenziell die Planeten in ihrer Umgebung beeinflussen.

Die einzigartige Ausrichtung der Raumsonden

Die singuläre Ausrichtung der Raumsonden Parker und Solar Orbiter ermöglichte diesen Durchbruch, als sie die gleiche Strömung des Sonnenwinds mit einem Zeitunterschied von 40 Stunden durchquerten. Die Raumsonde Parker, die nur neun Millionen Kilometer von der Sonne entfernt war, kreuzte als erste diese Strömung, gefolgt von der Solar Orbiter, die viel weiter entfernt, etwa 89 Millionen Kilometer von der Sonne, war.

Dieser zeitliche und räumliche Abstand ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Daten der beiden Raumsonden zu vergleichen und die Entwicklung des Sonnenwinds zwischen beiden Messpunkten zu beobachten. Die Beobachtungen zeigten, dass der Sonnenwind, wenn er nahe der Raumsonde Parker vorbeifloss, voll von Alfvén-Wellen mit großer Amplitude war. Diese Wellen verursachten ein bekanntes Phänomen, das als magnetischer Peitscheneffekt bezeichnet wird, bei dem das magnetische Feld abrupt die Richtung ändert. Dieses Phänomen wurde von einem Anstieg der kinetischen und thermischen Energie des Plasmas begleitet.

Als dieselbe Strömung des Sonnenwinds von der Solar Orbiter beobachtet wurde, konnten keine abrupten Änderungen im magnetischen Feld mehr festgestellt werden, aber das Plasma hatte weiterhin beschleunigt und sich erwärmt. Dieser Befund legt nahe, dass die Alfvén-Wellen für die Energieübertragung auf den Sonnenwind verantwortlich sind, was seine Beschleunigung und Erwärmung verursacht. Im Wesentlichen scheinen diese Wellen wie ein Motor zu wirken, der den Sonnenwind antreibt, seine Geschwindigkeit und Temperatur erhöht, wenn er sich von der Sonne entfernt.

Weitere Forschungsmöglichkeiten

Der Durchbruch in der Erforschung der Alfvén-Wellen im Sonnenwind hilft nicht nur bei der Lösung eines alten Rätsels der Sonnenphysik, sondern öffnet auch neue Wege für die Forschung. Das Verständnis, wie diese Wellen sich verhalten und wie sie den Sonnenwind beeinflussen, kann unsere Kenntnis darüber verbessern, wie Sterne, einschließlich unserer eigenen, mit ihrem Umfeld interagieren.

Dieses Wissen hat auch das Potenzial, unsere Fähigkeit zu verbessern, die Bedingungen des Weltraumwetters vorherzusagen, die einen bedeutenden Einfluss auf die Technologie auf der Erde haben können, wie Satelliten und Stromnetze.