Wie ein gigantischer Duschkopf spuckt die Sonne energiegeladene Teilchen mit hoher Geschwindigkeit aus. Wenn diese Hochgeschwindigkeits-Partikel auf die Erde treffen, sorgen sie für spektakuläre Naturphänomene, doch sie können auch unsere Technologie stören.

Nun haben die Wissenschaftler:innen dank der Nasa-Raumsonde Parker Solar Probe (PSP), die im August 2018 zur Sonne geschickt wurde, herausgefunden, wie solche Sonnenwinde in den koronalen Löchern der Sonne entstehen.

Im Jahr 2021 kam die Nasa-Raumsonde der Sonne so nah wie kein anderes von Menschen gemachtes Objekt zuvor (bis auf 20,9 Millionen Kilometer) und tauchte praktisch in die Teilchen der Sonnenkorona ein. Während dieser Mission konnte das Forschungsteam um Stuart D. Bale, Professor für Physik an der University of California, Berkeley, und James Drake von der University of Maryland-College Park, erstmals detaillierte Einblicke gewinnen, die verloren gehen, wenn der Sonnenwind die Oberfläche der Sonne in Form eines gleichmäßigen Stoßes geladener Teilchen verlässt.

„Die Winde transportieren viele Informationen von der Sonne zur Erde, sodass das Verständnis des Mechanismus hinter dem Sonnenwind für die Erde von praktischer Bedeutung ist“, so Drake in einer Mitteilung. „Das wird sich auf unsere Fähigkeit auswirken, zu verstehen, wie die Sonne Energie freisetzt und geomagnetische Stürme verursacht, die eine Bedrohung für unsere Kommunikationsnetze darstellen.“

Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachjournal Nature veröffentlicht. Es gibt zwei Arten von Sonnenwinden: den schnellen Sonnenwind, der mit einer Spitzengeschwindigkeit von 800 Kilometern pro Sekunde aus Löchern in der Korona an den Sonnenpolen strömt, und den langsamen Sonnenwind, der eine Spitzengeschwindigkeit von rund 400 Kilometern pro Sekunde erreicht.

Die Forscher:innen vergleichen die koronalen Löcher mit Duschköpfen, aus denen ein relativ gleichmäßiger Strahl austritt. Diese Löcher sind gigantische Trichter mit einem Durchmesser von fast 29.000 Kilometern, in die die Erde mehr als zweimal hineinpassen würde.

„Der Konvektionsfluss in größerem Maßstab wird Supergranulation genannt. Dort, wo diese Supergranulationszellen zusammentreffen und sich nach unten bewegen, ziehen sie das Magnetfeld auf ihrem Weg in eine Art Trichter nach unten. Das Magnetfeld wird dort sehr verstärkt, weil es einfach gestaut wird“, erklärt Stuart Bale.

Die Forschungsgruppe hat dank der Entdeckung einiger extrem hochenergetischer Teilchen festgestellt, dass der schnelle Sonnenwind nur durch ein Phänomen namens magnetische Rekonnexion in diesen Trichtern erzeugt werden kann.

Diese magnetische Rückkopplung sei die Energiequelle für den schnellen Sonnenwind, heißt es, und wird von kleinen Bündeln magnetischer Energie in Verbindung mit Konvektionsströmen in den koronalen Löchern substrukturiert.