Raumsonde "Parker Solar Probe" lieferte erste Messungen des elektrischen Feldes unseres Sterns.
Am 24. Dezember 2024 soll sie ihren sonnennächsten Punkt erreichen. Mittlerweile hat sich die Nasa-Sonde "Parker Solar Probe" weit genug an unseren Heimatstern herangetastet, um erste definitive Messungen des elektrischen Feldes der Sonne vorzunehmen, wie Wissenschafter nun im "Astrophysical Journal" berichten. Physiker um Jasper Halekas von der University of Iowa skizzieren in ihrer Studie, wie das elektrische Feld mit dem Sonnenwind interagiert - jenem schnell fließenden Strom geladener Teilchen, der Aktivitäten auf der Erde, vom Satelliten bis zur Telekommunikation, beeinflussen kann.
Die Physiker berechneten die Verteilung der Elektronen innerhalb dieses Feldes. Eine Leistung, die möglich wurde, da die Sonde bis auf 0,1 Astronomische Einheiten oder gerade einmal 14,5 Millionen Kilometer an die Sonne heranflog. Das ist näher als jede andere Raumsonde zuvor. Aufgrund der Nähe konnten die Forscher die Größe, Breite und den Umfang des elektrischen Feldes deutlicher erkennen denn je.
Riesige Schüssel Murmeln
"Es ist, als ob man einen Wasserfall verstehen will, indem man den Fluss eine Meile flussabwärts betrachtet",beschreibt Hareka die früheren Messungen. "Nun befinden wir uns tatsächlich im Wasserfall. Der Sonnenwind ist an diesem Punkt immer noch beschleunigt. Es ist wirklich eine fantastische Umgebung, in der wir uns befinden."
Das elektrische Feld der Sonne entsteht durch die Wechselwirkung von Protonen und Elektronen. Diese entstehen, wenn Wasserstoffatome in der intensiven Hitze, die durch die Kernfusion im Inneren der Sonne entsteht, auseinandergerissen werden. In deser Umgebung werden die Elektronen, deren Masse 1.800 Mal geringer ist als die der Protonen, nach außen geblasen, da sie durch die Schwerkraft weniger eingeschränkt sind als ihre schweren Protonengeschwister.
"Die Elektronen versuchen zu entkommen, aber die Protonen versuchen sie zurückzuhalten. Und das ist das elektrische Feld", erklärt Halekas. Gäbe es kein solches Feld, würden alle Elektronen davonstürmen und wären weg. Das elektrische Feld hält sie als homogenen Strom zusammen."
"Nun stellen Sie sich dieses Feld als eine riesige Schüssel vor und die Elektronen als Murmeln, die in unterschiedlichen Geschwindigkeiten die Seiten hinaufrollen. Einige der Elektronen, oder Murmeln in dieser Metapher, sind flink genug, um über den Rand der Schüssel zu rollen, während andere nicht genug beschleunigen und schließlich zum Boden der Schüssel zurückrollen", skizzieren die Forscher in einer Aussendung.
Weniger Einfluss als gedacht
Sie messen nur diejenigen, die zurückkommen. Dabei ergibt sich eine Energiegrenze zwischen jenen, die entkommen und den anderen. Diese kann man messen. "Da wir nahe genug an der Sonne dran sind, können wir genaue Messungen der Elektronenverteilung vornehmen", so Halekas.
Daraus können die Wissenschafter mehr über den Sonnenwind erfahren - jenem Plasmastrahl der Sonne, der die Erde und andere Planeten im Sonnensystem umspült. Herausgefunden haben die Physiker, dass das elektrische Feld einen gewissen Einfluss auf den Sonnenwind ausübt, aber weniger, als man bisher dachte.
"Wir können jetzt beziffern, wie viel der Beschleunigung durch das elektrische Feld verursacht wird", betont der Forscher. Es sehe so aus, als ob es ein kleiner Teil der Gesamtsumme ist. Es sei nicht das Eigentliche, das dem Sonnenwind seinen Kick gibt. Dies deute auf andere Mechanismen hin, die dem Sonnenwind den größten Teil seines Energieschubs geben könnten.
Die Sonde "Parker Solar Probe" war im August 2018 gestartet. Sie soll die Korona, also die Atmosphäre der Sonne, erforschen und sich der Oberfläche unseres Heimatsterns auf bis zu 5,9 Millionen Kilometer nähern.