Durch die Untersuchung von Daten der Parker Solar Probe der NASA und des Solar Orbiter der ESA hat ein internationales Team von Astrophysikern herausgefunden, dass Alfvén-Wellen für die Beschleunigung und Erwärmung des Sonnenwindes verantwortlich sind.
In ihrer Studieerschienen in der Zeitschrift Wissenschaftverglich die Gruppe Daten der beiden Raumsonden, um mehr über die Energiequellen zu erfahren, die den Sonnenwind beeinflussen.
Luca Sorriso-Valvo und Francesco Malara vom CNR-Institut für Plasmawissenschaft und -technologie in Schweden bzw. der Universität von Kalabrien in Italien haben eine Perspektivstück in derselben Zeitschriftenausgabe, in der die Arbeit der Gruppe beschrieben wird.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass der Sonnenwind, wenn er sich von der Sonnenkorona wegbewegt, abkühlt, aber auch beschleunigt. Frühere Untersuchungen haben auch gezeigt, dass die Abkühlung aufgrund der freien Ausdehnung nicht so schnell erfolgt wie sie sollte – ein Befund, der auf eine zusätzliche Wärmequelle schließen lässt. Einige Forscher haben vermutet, dass die Wärmequelle wahrscheinlich von Alfvén-Wellen stammt – einer Art elektromagnetischer Plasmawelle. In diesem neuen Versuch fanden die Forscher Beweise, die diese Theorie stützen.
Um herauszufinden, ob Alfvén-Wellen für die Beschleunigung und den Wärmebeitrag des Sonnenwinds verantwortlich sind, verglich das Forschungsteam Daten der Parker Solar Probe der NASA und des Solar Orbiter der ESA während eines günstigen Moments der Ausrichtung auf ihren Reisen.
Darstellung der Parker Solar Probe, die durch mehrere magnetische Serpentinen fliegt – große Knicke im Magnetfeld der Sonne. Bildnachweis: NASA GSFC/CIL/Adriana Manrique Gutierrez
Während dieser Zeit traf der Sonnenwind die zweite Sonde 40 Stunden nach der ersten, was den Forschern Gelegenheit gab, Energieunterschiede zu messen. Sie stellten fest, dass Alfvén-Wellen mit großer Amplitude auf den Sonnenwind einwirkten und ihn zu einer Richtungsänderung zwangen. Messungen der zweiten Sonde ergaben keine Hinweise auf eine solche Kraft. Sie zeigten auch, dass der Sonnenwind wärmer geworden war.
Bei der Berechnung des Energieverlusts durch die Alfvén-Wellen stellten die Forscher fest, dass dieser der Energiemenge entsprach, die erforderlich war, um den Sonnenwind zu erwärmen und ihn auf eine Weise zu beschleunigen, die mit den Beobachtungen der zweiten Sonde übereinstimmte.
Das Forschungsteam ist der Ansicht, dass seine Beobachtungen und Berechnungen überzeugende Belege dafür liefern, dass Alfvén-Wellen der Auslöser für die Beschleunigung und Erwärmung des Sonnenwindes sind.
Weitere Informationen:
Yeimy J. Rivera et al, In-situ-Beobachtungen von Alfvén-Wellen mit großer Amplitude, die den Sonnenwind erhitzen und beschleunigen, Wissenschaft (2024). DOI: 10.1126/science.adk6953
Luca Sorriso-Valvo et al, Interplanetares Rendezvous an einem Sonnenwindstrom, Wissenschaft (2024). DOI: 10.1126/science.adr5854
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