Parker-Sonnensonde löst 70 Jahre altes Rätsel um die Sonnenaktivität

DNVN - Zum ersten Mal in der Geschichte ist die Parker Solar Probe der NASA durch eine Region der Sonne geflogen, in der sich Magnetfelder explosionsartig trennen und wieder verbinden. Dies bestätigt direkt eine Theorie, über die Wissenschaftler seit 70 Jahren debattieren.

Dank der Parker Solar Probe der NASA haben Wissenschaftler endlich beobachtet, wie die Sonne auseinanderbricht und explodiert. Die Mission bestätigte eine 70 Jahre alte Theorie über die magnetischen Kräfte, die Sonnenstürmen zugrunde liegen. Quelle: Shutterstock

Der Durchbruch erklärt, wie die Sonne gewaltige Energieausbrüche erzeugt, die Sonnenstürme und Hurrikane hervorbringen, die stark genug sind, um Satelliten, Stromnetze und Kommunikationssysteme auf der Erde zu stören.

Bestätigung jahrzehntealter Theorien über die Sonne

Ein Team unter der Leitung des Southwest Research Institute (SwRI) hat erstmals direkte Beweise für langjährige Theorien zur magnetischen Rekonnexion erbracht. Dieser kraftvolle Prozess setzt gespeicherte magnetische Energie frei und verursacht Sonneneruptionen, koronale Massenauswürfe und andere Weltraumwetterphänomene. Möglich wurde dieser Durchbruch durch die Parker Solar Probe (PSP) der NASA, die als einzige Raumsonde die obere Atmosphäre der Sonne durchquert hat.

Magnetische Rekonnexion tritt auf, wenn Magnetfeldlinien in überhitztem Plasma auseinanderbrechen und sich anschließend in einer veränderten Konfiguration neu verbinden. Diese plötzliche Veränderung setzt enorme Energiemengen frei. Auf der Sonne verursacht dieser Prozess Eruptionen, die sich über das gesamte Sonnensystem ausbreiten und Technologien auf der Erde, darunter Satelliten, Kommunikationsnetze und Stromnetze, lahmlegen können. Die Entwicklung präziser Modelle der Rekonnexion auf der Sonne ist daher entscheidend, um diese zerstörerischen Sonnenstürme vorherzusagen, bevor sie unseren Planeten erreichen.

Eine vom SwRI geleitete Studie der Sonne hat jahrzehntealte theoretische Modelle der solaren magnetischen Rekonnexion bestätigt. Messungen der NASA-Sonde Parker Solar Probe haben dazu beigetragen, wichtige Datenlücken zu den Prozessen zu schließen, die Sonneneruptionen, koronale Massenauswürfe und andere Weltraumwetterphänomene verursachen. Die Messungen wurden in der weiß dargestellten Region durchgeführt, die als Ursprung des koronalen Massenauswurfs identifiziert wurde. Die hier gezeigten Abbildungen stammen von Aufnahmen der ESA-Mission Solar Orbiter. Bildnachweis: ESA/NASA/Solar Orbiter.

Von der Erdmagnetosphäre zur Sonne

„Rekonnexion findet auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen statt, in Weltraumplasmen von der Sonne bis zur Erdmagnetosphäre, von Laborbedingungen bis hin zu kosmischen Dimensionen“, sagte Dr. Ritesh Patel, Wissenschaftler in der Abteilung für Sonnensystemforschung und -exploration am SwRI in Boulder, Colorado, und Hauptautor einer neuen Studie, die in Nature Astronomy veröffentlicht wurde. „Seit Ende der 1990er-Jahre können wir Rekonnexion in der Sonnenkorona mithilfe von Bildgebung und Spektroskopie nachweisen. In-situ-Messungen in der Erdmagnetosphäre wurden durch Missionen wie die NASA-Mission Magnetosphere Multiscale (MMS) ermöglicht. Vergleichbare Untersuchungen in der Sonnenkorona wurden jedoch erst mit dem Start der NASA-Sonde Parker Solar Probe im Jahr 2018 möglich.“

Die beispiellose Nähe von PSP zur Sonne hat den Weg für Entdeckungen geebnet, die einst für unmöglich gehalten wurden. Bei einem nahen Vorbeiflug am 6. September 2022 stieß die Raumsonde auf einen gewaltigen Ausbruch und sammelte die ersten detaillierten Bilder und Messungen der Plasma- und Magnetfeldaktivität während eines solchen Ereignisses. Durch die Kombination dieser Beobachtungen mit Daten des Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) bestätigte das vom SwRI geleitete Team, dass PSP tatsächlich zum ersten Mal eine magnetische Rekonnexionszone in der Sonnenatmosphäre durchquert hatte.

Die Parker Solar Probe der NASA ist die erste Raumsonde, die direkt durch die äußere Sonnenatmosphäre geflogen ist und dabei beispiellose Daten über die Sonnenaktivität und ihre Auswirkungen auf die Erde gesammelt hat. Bildnachweis: NASA GSFC/CIL/Brian Monroe

Langjährige Modelle endlich bestätigt

„Wir entwickeln die Theorie der magnetischen Rekonnexion seit fast 70 Jahren und haben daher eine grundlegende Vorstellung davon, wie sich die verschiedenen Parameter verhalten“, sagte Patel. „Die Messungen und Beobachtungen der Begegnung bestätigten jahrzehntelange numerische Simulationen innerhalb einer gewissen Unsicherheit. Die Daten werden als wichtige Einschränkungen für zukünftige Modelle dienen und einen Weg zum Verständnis von PSP-Sonnenmessungen aus anderen Zeitskalen und Ereignissen ebnen.“

Die von SwRI geleitete MMS-Mission der NASA hat Forschern einen Einblick in die Rekonnexion in Erdnähe im kleineren Maßstab gegeben. Die PSP-Beobachtungen von 2022 liefern nun das fehlende Puzzleteil, das die Rekonnexion im Erdmaßstab mit der Rekonnexion im Sonnenmaßstab verbindet. SwRI wird nun untersuchen, ob Rekonnexionsmechanismen, die mit Störungen, Fluktuationen und Magnetwellen zusammenhängen, in den von PSP als aktiv rekonnexionsgefährdet identifizierten Sonnenregionen vorhanden sind.

Das Geheimnis der Energieübertragung entschlüsseln

„Laufende Forschungsarbeiten liefern Erkenntnisse auf verschiedenen Skalen, die es uns ermöglichen, zu beobachten, wie Energie übertragen und Teilchen beschleunigt werden“, sagte Patel. „Das Verständnis dieser Prozesse in der Sonne kann uns helfen, die Sonnenaktivität besser vorherzusagen und unser Wissen über die erdnahe Umgebung zu erweitern.“

Die Parker Solar Probe ist eine NASA-Mission zur Erforschung der Sonne und ihrer Auswirkungen auf die Erdumwelt. Sie ist Teil des NASA-Programms „Living with Stars“, das sich mit dem Sonne-Erde-System und dessen Einfluss auf Alltag und Gesellschaft befasst. Das Programm wird vom Goddard Space Flight Center der NASA in Maryland im Auftrag des Science Mission Directorate der NASA in Washington geleitet. Die Raumsonde selbst wurde vom Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University entwickelt und gebaut, das auch die Mission betreibt und leitet.

La Khe (Laut SciTech Daily)

Quelle: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/tau-tham-do-mat-troi-parker-giai-ma-bi-an-keo-dai-70-nam-ve-hoat-dong-cua-mat-troi/20250824073432046