Die Parker Solar Probe der NASA könnte das 500 Jahre alte Sonnenrätsel lösen

Künstlerische Darstellung der Parker Solar Probe der NASA, die sich der Sonne nähert. (Bildnachweis: JHUAPL)

Die Parker Solar Probe der NASA ist auf dem Weg zu einer weiteren engen Begegnung mit der Sonne, bei der die Ermittler hoffen, dass die Raumsonde ein seit langem bestehendes Sonnenrätsel lösen wird: Warum ist die? äußere Atmosphäre der Sonne Millionen Grad heiß (Fahrenheit oder Celsius), während die Oberfläche nur etwa 10.000 Grad Fahrenheit (5.500 Grad Celsius) hat?

Eine Theorie besagt, dass diese spektakuläre Erwärmung von kleinen magnetischen Wellen herrührt, die sich zwischen der Sonnenoberfläche und der oberen Atmosphäre hin und her bewegen. Neue Forschungen, die auf einer früheren NASA-Mission basieren, legen nahe, dass der Schlüssel in einer Region der Sonne liegt, die als Zone der bevorzugten Erwärmung bezeichnet wird.

'Was auch immer die Physik hinter dieser Überhitzung steckt, es ist ein Rätsel, das uns seit 500 Jahren in die Augen starrt', Justin Kasper, Hauptautor der neuen Forschung, Professor für Klima- und Weltraumwissenschaften an der University of Michigan und leitender Forscher für das Solar Wind Electrons Alphas and Protons (SWEAP) Instrument an Bord der Sonde, sagte in einer Erklärung . 'In nur zwei Jahren wird Parker Solar Probe endlich die Antwort geben.'

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Nach dem, was Wissenschaftler bisher über diese Überhitzung wissen, ist es ein seltsamer Vorgang. Einige einzelne chemische Elemente erwärmen sich auf unterschiedliche Temperaturen und einige schwere Ionen (oder geladene Teilchen) werden sogar noch heißer als der Kern der Sonne .

All diese Erwärmung lässt die Sonnenatmosphäre, auch Korona genannt, über der Sonnenoberfläche aufsteigen. Diese Atmosphäre ist während totaler Sonnenfinsternisse sichtbar, wenn der Mond vor der Sonne vorbeizieht. Für einige Momente während dieser Ereignisse leuchtet die Korona hell am Himmel.

Ebenfalls in die Überhitzungszone eingebettet ist ein Phänomen, das als . bekannt ist Alfven-Wellen , das sind kleine magnetische Wellen in einer elektrisch leitenden Flüssigkeit (wie Plasma) innerhalb eines Magnetfelds. Am Rande dieser Überhitzungszone ist die Sonnenwind (ein konstanter Strom geladener Teilchen, der von der Sonne ausgeht) bewegt sich schnell genug, um den Wellen zu entkommen. Aber darunter pingponen die Sonnenwindpartikel und beschleunigen sich aufgrund von Wellen, die die Partikel aus allen Richtungen schlagen.

Was Wissenschaftler wirklich wissen wollen, ist, wie weit diese Erwärmung über die Sonnenoberfläche reicht. Parker ist zwar noch nicht nah genug an der Sonne, um diesen Punkt zu erreichen, aber die Forscher suchten ihn mit jahrzehntelangen Sonnenwindbeobachtungen von Die Wind-Raumsonde der NASA , die 1994 ins Leben gerufen wurde und immer noch funktioniert. Konkret konzentrierten sich die Wissenschaftler auf die Beobachtung von Helium, einem häufigen Element in der Sonne.

Die Wissenschaftler verfolgten die Temperatur von Helium in verschiedenen Höhen über der Sonne. Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs in diesem Element nimmt ab, wenn Ionen im Sonnenwind miteinander kollidieren. Wissenschaftler fanden heraus, dass die Überhitzungszone zwischen 10 und 50 Sonnenradien über der Sonnenoberfläche endet.

Weitere Analysen deuteten jedoch darauf hin, dass die äußere Kante mit dem Alfvén-Punkt verbunden sein könnte, dem Abstand über der Oberfläche, in dem Partikel im Sonnenwind der Sonne entkommen. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass der Alfvén-Punkt steigen und fallen kann, wenn die Sonne mehr oder weniger aktiv wird.

Also untersuchten Kasper und sein Co-Autor die Daten von Wind Jahr für Jahr. Was sie fanden, überraschte sie: Die äußere Grenze für die Überhitzungszone und den Alfvén-Punkt 'bewegte sich in völlig vorhersehbarer Weise im Gleichschritt, obwohl es sich um völlig unabhängige Berechnungen handelte', sagte Kasper.

Beide Linien werden sich weiter bewegen, während sich die Parker Solar Probe der Sonne immer nähert. Daher berechneten die Forscher auch, wann die Raumsonde diese Grenzen kreuzen würde. Dieser Moment, in dem die Sonde Daten aus diesen entscheidenden Regionen zurücksenden kann, sollte 2021 passieren – und Wissenschaftlern einen ganz neuen Blick auf unsere Sonne ermöglichen.

Ein papierbasiertes über die forschung wurde am Dienstag (4. Juni) in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel wurde korrigiert, um zu sagen, dass die Spitze der Photosphäre der Sonne 10.000 Grad F erreicht, nicht 6.000.

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