Es gibt viele Fragen zur Sonne, aber Wissenschaftler scheinen der Beantwortung mindestens einer davon mit Hilfe des Solar Orbiter der ESA näher gekommen zu sein. Die von der Sonde gesammelten Daten deuten darauf hin, dass die ständige Wiederverbindung winziger Magnetfeldlinien zumindest teilweise der Grund dafür sein könnte, warum einige Teile der Sonne viel heißer sind als andere.
Die Oberfläche der Sonne hat eine Temperatur von etwa 5500°C, was für solche Sterne ganz normal ist. Allerdings wird die Substanz in der Sonnenatmosphäre heißer, nachdem sie sich von der Oberfläche entfernt hat – in den oberen Schichten, der sogenannten Korona, erreicht sie 2 Millionen °C. Wissenschaftler kennen diese Temperaturinversion seit den 1940er Jahren, aber sie wissen nicht, warum sie überhaupt existiert. Derzeit ist einer der Hauptkandidaten zur Erklärung dieses Phänomens die permanente magnetische Wiederverbindung im kleinen Maßstab.
Die magnetische Wiederverbindung in großem Maßstab ist gut bekannt. Die meisten Sterne sind turbulente Bälle aus heißem Plasma, einer Flüssigkeit aus geladenen Teilchen, die aktiv mit elektromagnetischen Kräften interagieren. Das heißt, Objekte wie die Sonne sind von extrem komplexen Magnetfeldern durchdrungen. Jenseits der tiefsten Schicht der Sonnenatmosphäre, der Photosphäre, können sich die magnetischen Feldlinien verwickeln, dehnen, brechen und dann wieder verbinden. Dies führt zu einem enormen Energieschub, der Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe antreibt.
Wissenschaftler stellten die Hypothese auf, dass Wiedervereinigungsereignisse in kleinerem Maßstab Energie in die Korona „injizieren“ und sie mit einer Wärmequelle versorgen. Die Sonne ist jedoch sehr heiß und hell, was ihre Beobachtung erschwert – Wissenschaftler hatten keine Instrumente, die diesen Prozess aufzeichnen würden. Und hier kam der Solar Orbiter ins Spiel. Die im Februar 2020 gestartete Sonnensonde der ESA näherte sich dem Stern in einer etwas gefährlichen Entfernung, um seine Aktivität im Detail zu untersuchen.
Beim ersten Anflug sah das Raumschiff etwas Erstaunliches. Ultrahochauflösende Bilder im extremen Ultraviolettbereich zeigten eine magnetische Wiederverbindung, die in einem absolut winzigen Maßstab für die Sonne stattfand – nur 390 km im Durchmesser. Es ist wirklich unglaublich – Wissenschaftler konnten das Phänomen von der Oberfläche der Sonne aus untersuchen, die etwas kleiner ist als die Länge des Grand Canyon.
Innerhalb einer Stunde zeichnete das Raumschiff einen Punkt auf, der als Nullpunkt bekannt ist, wo die Magnetfeldstärke auf Null abfällt. Dies ist der magnetische Wiederverbindungspunkt. Während dieser Zeit wurde die Temperatur des Nullpunkts auf dem Niveau von etwa 10 Millionen °C gehalten. Dies ist die sogenannte „weiche“ Wiederverbindung, aber am Nullpunkt wurde auch eine Phase aktiverer Wiederverbindung beobachtet. Es dauerte etwa 4 Minuten und zeigte, dass diese beiden Arten von Ereignissen gleichzeitig und in einem kleineren Ausmaß auftreten, als Wissenschaftler zuvor vorhersagen konnten.
Diese beiden Arten der Wiederverbindung übertragen Masse und Energie auf die Korona darüber und stellen eine Wärmequelle dar, die zumindest teilweise die Temperaturinversion erklären kann. Die Daten deuten auch darauf hin, dass eine Wiederverbindung auch auf Skalen erfolgen kann, die für den Solar Orbiter zu klein sind, um sie zu erfassen. Allerdings muss die Sonde noch näher kommen, damit sie ein Bild mit noch höherer Auflösung erhält. Aber Wissenschaftler haben bereits erste Beweise dafür, dass auf der Oberfläche der Sonne in kleinem Maßstab eine permanente magnetische Rekonnektion stattfindet, was die Hypothese bestätigt, wie sich die Korona aufheizt
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