Die Sonne bildet das Zentrum unseres Systems im Weltall und ist einer der hauptsächlichen Gründe dafür, dass Leben auf der Erde existieren kann. Weltraumforscherinnen und -forscher haben jetzt eine erste konkrete Erklärung für ein Phänomen bei unserem Stern, das jahrzehntelang für Kopfzerbrechen sorgte.
Sonne: Besonders heiße Atmosphäre sorgte für Fragezeichen
Seit etwa 65 Jahren weiß man in der Forschung, dass die äußere Atmosphäre (die Korona) der Sonne bis zu eine Million Grad heiß werden kann. Die Photosphäre hingegen, die sich etwa 1.600 Kilometer drunter befindet, ist mit maximal 6.000 Grad Celsius regelrecht kalt. Allerdings war bislang nicht bekannt, warum das so ist.
Denn eigentlich müsste es andersherum sein und die Sonne müsste nach außen hin immer kühler werden. Schließlich sorgt der Sonnenkern für Energie und damit für Wärme. Doch dank der Zusammenarbeit von NASA und ESA kommen Forscherinnen und Forscher der Ursache auf die Schliche.
Dazu flogen Sonden beider Raumorganisationen an der Sonne vorbei, um neue Informationen zu erhalten. Der Solar Orbiter der ESA blieb dabei auf einem Abstand von 42 Millionen Kilometern, die Parker Solar Probe der NASA analysierte die Sonnenoberfläche aus einer Entfernung von „nur“ 6,4 Millionen Kilometern.
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Turbulenzen in Atmosphäre heizen Plasma auf
Aus den Daten beider Sonden konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein detailliertes Bild der Vorgänge ableiten. Dabei stellten sie fest, dass Turbulenzen in der Atmosphäre der Sonne für die enormen Temperaturen verantwortlich sein sollen.
Zufällige Bewegungen können die Energie in die äußeren Schichten tragen, ganz so wie beim Umrühren einer heißen Tasse Kaffee, wie es in einer Pressemitteilung heißt. Das Sonnenplasma ist im vorliegenden Fall magnetisiert und die darin gespeicherte magnetische Energie kann ebenso in Wärme verwandelt werden. Das heißt, es kommt sowohl zur Übertragung bewegter wie magnetischer Energie, die einen großen Teil der Turbulenzen ausmachen. Diese Übertragung geschieht immer von großen zu kleineren Dimensionen hin. Auf der kleinsten Ebene können solche Fluktuationen mit einzelnen Partikeln, meist Protonen, in Wechselwirkung treten und sich so erneut aufheizen.
Wie es in der dazugehörigen Studie heißt, ist mit diesen Erkenntnissen ein erster großer Schritt getan, dieses Mysterium endgültig zu entschlüsseln. Allerdings sind noch weitere Untersuchungen notwendig.
Quelle: „Coronal Heating Rate in the Slow Solar Wind“ (The Astrophysical Journal Letters 2023), ESA
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