Überraschender Fund: Auf der Sonne kann es nicht nur Plasma regnen – es tut dies auch an unerwarteter Stelle. Denn bisher vermuteten Wissenschaftler die Kondensation von Plasma nur in den am weitesten ins All ragenden Magnetfeld-Schleifen. Doch jetzt haben Forscher den Plasmaregen in anderen, viel kleineren solaren Strukturen entdeckt. Der Fund könnte dabei helfen, das alte Rätsel der koronaren Heizung zu lösen.
Die Sonne und das komplexe Geschehen in ihren brodelnden Plasmamassen geben noch immer Rätsel auf. Dazu gehört die Wechselwirkung von solarem Plasma und Magnetfeldlinien, aber auch die extreme Hitze der Korona: Die Sonnenatmosphäre ist Millionen Grad heißer als ihre Oberfläche, doch ihre „Heizung“ wurde bisher nicht identifiziert. Ebenfalls rätselhaft ist der koronare Regen: Heißes Plasma fällt an manchen Stellen wie ein Wasserfall auf die Sonnenoberfläche zurück.
Plasmafall in Plasmaschleifen
„Im koronaren Regen erlebt heißes Plasma hoch in der Sonnenkorona eine rapide Abkühlung von rund einer Million Kelvin auf 10.000 Kelvin, kondensiert und fällt zurück auf die Oberfläche“, erklären Emily Mason vom Goddard Space Flight Center der NASA und ihre Kollegen. Diese Wasserfälle aus Plasma können ein Sturztempo von 200.000 Kilometern pro Stunde erreichen. Doch wie genau der Regen entsteht und in welchen Strukturen er auftritt, ist bislang unklar.
Um das Rätsel zu klären, haben Mason und ihr Team gezielt in den größten Magnetschleifen der Sonnenoberfläche nach dem Sonnenregen gesucht, den sogenannten Helmströmen. Diese bogenförmigen Plasmaausbrüche ragen mehr als eine Million Kilometer ins All hinaus und sind bei Sonnenfinsternissen auch von der Erde aus in der Korona sichtbar. Modellen zufolge sollte dort der Plasmaregen besonders ausgeprägt sein. Die Forscher werteten daher fünf Monate lang Aufnahmen und Daten des Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA aus.
Plasmaregen an unerwartetem Ort
Das überraschende Ergebnis: Mason und ihr Team fanden – nichts. In keinem der großen Helmströme konnten die Forscher auch nur einen Tropfen des solaren Plasmaregens ausfindig machen. Doch allen Modellen zufolge müsste das Plasma in diesen Strukturen ausregnen. „Vielleicht ist der Regen dort so klein, dass wir ihn nicht sehen? Wir wissen es einfach nicht“, sagt Mason.
Dafür jedoch entdeckten die Forscher eine ganze Reihe von deutlich kleineren, nur knapp 50.000 Kilometer hohen Plasmabögen – und in diesen regnete es reichlich. „Die Häufigkeit des Regens und die Leichtigkeit, mit der er dort beobachtet werden kann, sprechen dafür, dass dieses Phänomen in Topologien dieser Größenordnung generell vorkommt“, so die Forscher. Das aber bedeutet: Der solare Plasmaregen kommt an mehr Stellen auf der Sonne vor als bislang gedacht.
Liegt hier der „Ofen“ der koronaren Heizung?
Das Spannende daran: Die neuen Beobachtungen könnten auch ein neues Licht auf die Suche nach der Heizung der Sonnenkorona werfen. Denn gängigen Modellen zufolge kann es nur dann Plasma regnen, wenn die Basis der Magnetfeldschleifen sehr heiß ist und sich das Plasma beim Weg entlang der hochragenden Feldlinien stark abkühlt. „Wenn eine Schleife koronaren Regen hat, dann zeigt dies, dass in den unteren zehn Prozent dieser Schleife eine koronare Aufheizung stattfindet“, erklärt Mason.
Das könnte bedeuten, dass auch die Heizung der Korona an der Basis dieser Plasmaschleifen liegt. „Das engt den Bereich ein, in dem die koronare Heizung stattfinden könnte“, sagt Mason. „Wir wissen zwar noch immer nicht genau, was die Korona aufheizt, aber es muss in dieser Schicht stattfinden.“ Die Forscher hoffen, dass die Messdaten der Parker Solar Probe ihnen mehr Informationen über den solaren Plasmaregen und das Rätsel der Koronaheizung liefern können. Die NASA-Sonde ist zurzeit in der solaren Korona unterwegs. (Astrophysical Journal Letters, 2019; doi: 10.3847/2041-8213/ab0c5d)
Quelle: NASA/Goddard Space Flight Center
