Heliosphäre erzeugt keine Stoßwelle im intergalaktischen Medium
Sonnensystem bewegt sich langsamer als gedacht durch das Gas zwischen den Sternen.
Aus der heißen Atmosphäre der Sonne strömen ständig geladene Teilchen – vor allem Protonen – ins Weltall ab. Dieser Sonnenwind bewegt sich mit Überschallgeschwindigkeit nach außen und erzeugt eine Art Blase, die Heliosphäre. Da sich die Heliosphäre gemeinsam mit dem ganzen Sonnensystem gegenüber dem interstellaren Gas bewegt, presst es das Gas vor sich zusammen. Es bildet sich eine Stoßwelle, der „bow shock“, in dem sich die Dichte des ionisierten Gases abrupt ändert.
Abb.: Beispiel für Sterne mit Stoßfronten im interstellaren Gas – unsere Sonne ist für einen solchen Effekt zu langsam. (Bild: NASA/ESA/JPL-Caltech/Goddard/SwRI)
So dachten die Astrophysiker zumindest seit einem Vierteljahrhundert. Doch die Stoßwelle existiert nicht, wie Messungen des amerikanischen Satelliten IBEX zeigen. Aus den vom „Interstellar Boundary Explorer“ zur Erde übermittelten Daten geht hervor, dass sich die Heliosphäre mit 23,2 Kilometern pro Sekunde durch das lokale interstellare Medium bewegt – etwa drei Kilometer pro Sekunde weniger, als bislang angenommen. Damit ist die Heliosphäre zu langsam, um eine Stoßwelle zu erzeugen.
„Der Überschallknall eines Flugzeugs ist ein irdisches Beispiel für eine Stoßwelle“, erläutert David McComas, Chefwissenschaftler der IBEX-Mission. Nur wenn sich das Flugzeug schneller als der Schall durch die Luft bewegt, entsteht eine Stoßwelle – unterhalb der Schallgeschwindigkeit bildet sich eine gewöhnliche Bugwelle. Die Verdichtung des interstellaren Gases in Bewegungsrichtung vor der Heliosphäre entspreche also einer Bugwelle und nicht einem Überschallknall, so McComas.
Neben der relativen Geschwindigkeit der Heliosphäre spielt auch der magnetische Druck im interstellaren Medium eine Rolle. Die IBEX-messungen bestätigen frühere Beobachtungen der Voyager-Sonden, nach denen das Magnetfeld im interstellaren Gas stärker ist als früher vermutet. Das setzt die kritische Geschwindigkeit für die Entstehung einer Stoßwelle weiter herauf.
„Seit Jahrzehnten setzen die Modelle der Heliosphäre eine Stoßwelle voraus“, so McComas, „nun müssen wir die ganze Arbeit unter Berücksichtigung der neuen Erkenntnisse wiederholen.“ Die genaue physikalische Situation am Rand der Heliosphäre beeinflusst unter anderem die kosmische Strahlung, also den Zustrom hochenergetischer Teilchen in das Sonnensystem.
Rainer Kayser
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