25.03.2019

Wettrennen in Sonnennähe

In Gasströmen bewegen sich Ionen schneller als Atome.

In Sonnenprotuberanzen über dem Sonnenrand bewegen sich Ionen schneller als neutrale Atome. Das haben Wissenschaftler der Universität Göttingen, des Pariser Institut d’Astrophysique sowie des Istituto Ricerche Solari Locarno bei der Analyse von solaren Gasströmen ermittelt. Weitere Untersuchungen der Protuberanzen sind vorgesehen.

Abb.: Diese Sonnen­protuberanz wurde vom Solar Optical Telescope auf dem...
Abb.: Diese Sonnen­protuberanz wurde vom Solar Optical Telescope auf dem HINODE-Satellit aufgenommen und zeigt etwa 150.000 Kilometer des gekrümmten Sonnenrandes. (Bild: Hinode / JAXA / NASA)

In der Astrophysik spielen Plasmen als Ansammlungen von Atomen, die durch Stöße oder hoch­energetische Strahlung ionisiert werden, eine entscheidende Rolle. Diese Ionen unterliegen magnetischen Kräften, welche elektrisch neutrale Atome nicht beeinflussen. Gibt es im Plasma nicht genügend Stöße, so können beide Teilchensorten unabhängig voneinander strömen. Den Forschern ist es nun gelungen, die physikalischen Bedingungen in solchen teil-ionisiertem Plasma ohne Stoßgleich­gewicht in Gasströmen der Sonne zu beobachten. Das Ergebnis: In einer Wolke über dem Sonnenrand, auch Protuberanz genannt, bewegten sich Ionen des Elements Strontium um 22 Prozent schneller als Natrium-Atome.

16 Stunden später waren die Ionen nur noch um elf Prozent schneller. „Offenbar wurden nun die neutralen Natrium-Atome stärker von den Strontium-Ionen mitgerissen“, sagt Eberhard Wiehr von der Universität Göttingen. Ursache hierfür könnte eine angestiegene Teilchen­dichte sein, welche die Stoßwahr­scheinlichkeit erhöht. „Zudem könnte sich auch das Strömungs­verhalten der Protuberanz in den 16 Stunden verändert haben“, so Wiehr. Die schnelleren Ionen sind nämlich an die Schwingung des magnetischen Gerüsts gekoppelt – dies hält die Pro­tuberanz gegen die Sonnenanziehung in der Schwebe.

Bewegungen in tieferen Sonnen­schichten sorgen dafür, dass die magne­tischen Kraftlinien schwanken. Die Ionen folgen einer Umkehr der Schwingungs­richtung sofort, während die neutralen Atome sich immer wieder an den Ionen neu orientieren müssen. Die Forscher planen nun die syste­matische Suche nach Protu­beranzen mit passenden Schwingungen, die über längere Zeit vermessen werden können.

GAU Göttingen / JOL

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