Zuvor nur theoretisch vorhergesagter Prozess könnte zur Hitze der Korona beitragen Neue Art der Magnetexplosion auf der Sonne - scinexx | Das Wissensmagazin
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Neue Art der Magnetexplosion auf der Sonne

Zuvor nur theoretisch vorhergesagter Prozess könnte zur Hitze der Korona beitragen

Protuberanz
Ein bogenförmiger Plasmaausbruch auf der Sonne hat bei seinem Rücksturz zu einer Umlagerung solarer Magnetfeldlinien geführt – das haben Forscher jetzt zum ersten Mal beobachtet. © NASA/ GSFC

Forscher haben auf der Sonne einen ganz neuen Typ von Explosionen beobachtet. Dabei drängte ein kleiner Plasmaausbruch zwei Magnetfeldlinien so nahe zusammen, dass sie sich verbanden und eine Explosion auslösten. Eine solche von außen herbeigeführte magnetische Rekonnexion ist zwar schon länger theoretische vorhergesagt, aber erst jetzt konnten Wissenschaftler ihn mithilfe des Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA nachweisen.

Die Oberfläche der Sonne ist ein extrem dynamischer Ort. Ständig steigen Plasmaströme entlang der Magnetfeldlinien in die Höhe und fallen als Plasmaregen wieder auf die Sonne herab. Andere Sonnenausbrüche schleudern gewaltige Mengen an Plasma und Strahlung weit ins All hinaus – ein Sonnensturm ist die Folge. Als eine der treibenden Kräfte für diese solaren Ausbrüche gelten spontane Rekonnexionen – explosive Umlagerungen der solaren Magnetfeldlinien.

Rekonnexion
Wenn Magnetfeldlinien in Kontakt kommen und ihre Konfiguration ändern, wird Energie frei. © NASA/GSFC

Zur rechten Zeit am rechten Ort

Doch neben diesen spontanen Umlagerungen vermuten Forscher schon länger einen zweiten Typ der Rekonnexion – eine sozusagen erzwungene Rekonfiguration der Feldlinien. Dabei sorgt eine externe Störung oder Turbulenz dafür, dass zwei Magnetfeldlinien in Kontakt kommen und löst so die explosive Rekonnexion aus. „Diese Form der Rekonnexion ist aber nur in der Theorie beschrieben und wurde noch nie in der Sonnenkorona beobachtet“, sagen Abhishek Srivastava vom Indischen Institut für Technologie und seine Kollegen.

Bis jetzt. Denn durch einen glücklichen Zufall hat das NASA-Sonnenobservatorium SDO am 3. Mai 2012 zur rechten Zeit den richtigen Ort der Sonnenkorona im Visier gehabt, wie nun die Datenauswertung enthüllt. Zu diesem Zeitpunkt bewegte sich eine kleinere Protuberanz von der Sonnenoberfläche durch die Korona. Doch noch bevor das heiße Plasma vollständig wieder auf die Sonne zurückfallen konnte, kam es zu einem Zwischenfall.

Plasmafall bringt Magnetfeldlinien in Kontakt

Bei diesem Ereignis veränderte das zurückstürzende Plasma die solaren Magnetfeldlinien so, dass einige normalerweise getrennte Linien plötzlich in Kontakt kamen. In den Aufnahmen des SDO im extremen Ultraviolett war dies deutlich zu erkennen, wie die Forscher berichten: Sich nähernde Feldbögen bildeten zunächst ein X, sprangen um und entfernten sich dann senkrecht zu ihrer ursprünglichen Richtung wieder voneinander.

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Nach Ansicht der Forscher sprechen diese Beobachtungen und weitere Daten des Sonnenobservatoriums eindeutig dafür, dass diese Protuberanz die Feldlinien zum Kontakt brachte und so eine Rekonnexion erzwang. „Dies war die erste Beobachtung einer durch externe Kräfte erzeugten magnetischen Rekonnexion“, sagt Srivastava.

So lief die erzwungene magnetische Rekonnexion in der Korona ab.© NASA/ Goddard Space Flight Center

Beitrag zur Heizung der Korona?

Interessant ist dies vor allem deshalb, weil solche magnetischen Rekonnexionen große Mengen an Energie freisetzen. Diese kann einerseits Plasma beschleunigen und weit ins All schleudern, sie setzt aber auch erhebliche Mengen an Wärme frei. Genau dies aber könnte dazu beitragen, das Rätsel der Koronaheizung zu klären, so die Forscher. Denn während die Sonnenoberfläche nur wenige tausend Grad heiß ist, herrschen in der Korona Millionen Grad Hitze.

Bisher jedoch ist unbekannt, durch welchen Mechanismus dieser Teil der solaren Atmosphäre so stark aufgeheizt wird. Spontane magnetische Rekonnexionen stehen schon länger im Verdacht, Teil dieser Heizung zu sein, doch sie treten nur unter bestimmten Bedingungen auf. Die nun beobachtete induzierte Rekonnexion jedoch könnte theoretisch sehr viel häufiger und nahezu überall in der Korona vorkommen, wie Srivastava und seine Kollegen berichten.

„Wir glauben, dass die erzwungene Rekonnexion quasi überall in der Korona vorkommt“, sagt Srivastava. „Aber wir müssen sie erst noch weiter beobachten und ihr Vorkommen quantifizieren, um das zu belegen.“ (Astrophysical Journal, 2019; doi: 10.3847/1538-4357/ab4a0c)

Quelle: NASA

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