Solarwissenschaftler haben herausgefunden, dass winzige, kurzlebige Energiestrahlen auf unserer Sonne die Hauptantriebskräfte des Sonnenwinds sind, was einen Schritt in Richtung Entschlüsselung des schwer fassbaren Verhaltens unseres Sterns und schließlich zur Verfeinerung der Vorhersagen seiner Stürme darstellt.
Der „Sonnenwind“ bezieht sich auf Taschen mit energiereichen Teilchen, die von der Sonne ausgestoßen werden. Diese Partikel werden gelegentlich auf die Erde gerichtet, wie im letzten Sommer, als eine seltene Ansammlung solcher Stürme auf unseren Planeten niederging und atemberaubende Polarlichter auf der ganzen Welt auslöste – wahrscheinlich die stärksten Polarlichter, die wir seit Jahrhunderten gesehen haben. Der Sonnenwind kann sich aber auch negativ auf unseren Planeten auswirken, etwa durch die Störung von GPS-Signalen und anderen Technologien, die auf Satelliten- und Funkkommunikation angewiesen sind; er kann auch die Sicherheit von Astronauten in der Erdumlaufbahn gefährden.
Doch die genauen Ursprünge des Sonnenwindes sind schwer zu bestimmen. Das liegt zum Teil daran, dass die von den geladenen Teilchen im Wind getragenen „Fußabdrücke“ – Merkmale, von denen Wissenschaftler vermuten, dass sie einzigartige Signaturen der Regionen auf der Sonne offenbaren, die den Sonnenwind hervorbringen – oft verzerrt sind, wenn sie die Erde erreichen.
Solar Orbiter nahm dieses Bild der Sonne während ihrer Annäherung im März 2022 auf. (Bildnachweis: ESA)
Vorangegangene Forschungen haben gezeigt, dass winzige Strahlen, die aus großen, dunklen Lücken in der äußeren Atmosphäre der Sonne, der Korona, austreten, die schnellsten Sonnenwindteilchen antreiben, obwohl sie eine Billion Mal schwächer sind als die stärksten Sonneneruptionen und nicht länger als eine Minute dauern. Diese so genannten „Picoflares“ sind allgegenwärtig und werden von Magnetfeldlinien angetrieben, die sich in den Weltraum erstrecken, anstatt zur Sonnenoberfläche zurückzukehren. Sie dienen als kosmische Autobahnen, die es überhitzten Plasmateilchen ermöglichen, dem magnetischen Griff der Sonne zu entkommen und mit Überschallgeschwindigkeit nach außen zu schießen.
„Der Energiegehalt eines einzigen Picoflare-Jets, der etwa eine Minute lebt, entspricht dem durchschnittlichen Stromverbrauch von etwa 10.000 Haushalten in Großbritannien über ein ganzes Jahr“, sagte Lakshmi Pradeep Chitta vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Deutschland zuvor gegenüber kosmischeweiten.de.
Wissenschaftler haben jedoch festgestellt, dass es schwieriger ist, die Quelle der langsameren Komponente des Sonnenwindes aufzuspüren. Eine neue Analyse von Chitta und seinem Team, bei der Daten aus nächster Nähe von der Raumsonde Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation verwendet wurden, liefert nun überzeugende Beweise dafür, dass diese Picoflares auch Energie für den langsameren Sonnenwind liefern.
„Wir waren sehr überrascht zu sehen, dass dieselben winzigen Plasmastrahlen sowohl den schnellen als auch den langsamen Sonnenwind anzutreiben scheinen“, sagte Chitta kürzlich in einer Erklärung. „Bisher waren wir davon ausgegangen, dass unterschiedliche Prozesse am Werk sind.“
Um zu ihren Schlussfolgerungen zu gelangen, untersuchten Chitta und seine Kollegen Daten, die von Solar Orbiter Ende 2022 und Anfang 2023 gesammelt wurden, als die Sonde ihre geplanten Annäherungen an die Sonne durchführte. Während dieser Vorbeiflüge gelang es der Sonde, sich etwa 50 Millionen Kilometer (31 Millionen Meilen) von unserem Stern zu entfernen, so dass die Kameras an Bord hochauflösende Bilder der Jets in den koronalen Löchern sowie direkte Messungen des Sonnenwindes aufnehmen konnten.
Durch die Kombination dieser Beobachtungen „konnten die Forscher den an der Raumsonde gemessenen Sonnenwind direkt mit genau diesen Jets in Verbindung bringen“, schrieb die ESA in einer Erklärung.
„Dies ist das erste Mal, dass wir mit Sicherheit sagen können, dass zumindest ein Teil des langsamen Sonnenwindes auch von winzigen Jets in koronalen Löchern stammt“, fügte die Agentur hinzu. Bis jetzt war der Ursprung des Sonnenwindes schwer zu fassen.“
Künftige Annäherungen von Solar Orbiter an die Sonne, die etwa zweimal im Jahr stattfinden, könnten mehr Licht darauf werfen, wie die Picoflares den Sonnenwind auslösen, heißt es in der Erklärung.
Diese Forschungsarbeit wird in einem Artikel beschrieben, der am 5. Februar in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurde.
