Parker Solar Probe löst Rätsel um "schnelle" Sonnenwinde

Schnelle Sonnenwinde entstehen in koronalen Löchern der Sonne. Sie werden mit hoher Geschwindigkeit in den Weltraum geschleudert. Warum, war bisher unklar. Mithilfe der Parker Solar Probe der NASA ist es nun gelungen, den Mechanismus dahinter aufzudecken.

Entdeckt wurden feine Strukturen der Sonnenwinde. Dafür hat sich die Sonde der Sonne bis auf 20,9 Millionen Kilometer genähert. Es wurden Informationen über die Entstehung der Winde erkennbar, bevor sie aus der Korona ausgestoßen wurden. 

Koronale Löcher mit Duschköpfen vergleichbar

Generell sorgt die Korona auf Sonnenoberfläche dafür, dass magnetische Feldlinien auf die Oberfläche zurückgeführt werden. Löcher in der Korona sind Räume, in denen die Feldlinien nicht zurücklaufen, sondern hochenergetische Teilchen mit hoher Geschwindigkeit in den Weltraum geschleudert werden. 

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Laut einem Forschungsteam der UC Berkeley und der University of Maryland-College Park seien die koronalen Löcher, die an der Oberfläche erzeugt werden, mit Duschköpfen vergleichbar, die einen gleichmäßig verteilten Strahl ausströmen. Sie brechen in Bereichen aus, durch welche die Magnetfeldlinien in die Sonnenoberfläche ein- und aus ihr austreten können.

100 Mal schneller 

Diese koronalen Löcher sind laut den Forscher*innen riesige Trichter. Ziehen Magnetfelder mit entgegengesetzten Richtungen darin aneinander vorbei, werden geladene Teilchen aus der Sonne geschleudert.

In der Photosphäre hat die Sonde nun hochenergetische Teilchen entdeckt, die sich bis zu 100 Mal schneller bewegen als der durchschnittliche Sonnenwind. Die Photosphäre ist jene Schicht der Atmosphäre, aus der der größte Teil des Sonnenlichts abgestrahlt wird. Diese schnellen Sonnenwinde entstehen in sogenannten Konvektionszellen der Photosphäre. Diese sind für den Strömungstransport verantwortlich.

Stau im Trichter

Der Konvektionsfluss in größerem Maßstab wird als „Supergranulation“ bezeichnet. Diese Supergranulationszellen treffen aufeinander und ziehen das Magnetfeld auf ihrem Weg nach unten in den Trichter. Das Magnetfeld wird verstärkt, weil es dort zu einer Art Stau kommt.

Das Team vermutet, dass dieser Störeffekt der Ursprung der Energieausbrüche ist, die den schnellen Sonnenwind verursachen. „Die Energie kommt nicht einfach von überall in einem koronalen Loch, sondern ist in den koronalen Löchern zu diesen Supergranulationszellen unterstrukturiert. Er kommt von diesen kleinen Bündeln magnetischer Energie, die mit Konvenktionsströmen verbunden sind“, sagt Stuart Bale von der UC Berkeley.

Die Studie wurde im Fachmagazin Nature veröffentlicht.