Die Raumsonde Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation hat zum ersten Mal die Umkehrung des Magnetfelds der Sonne mit der Kamera festgehalten.
Diese Umkehrungen, die als magnetische Switchbacks bekannt sind, wurden zuvor vermutet, aber bisher nicht direkt beobachtet.
Die neue Beobachtung bietet einen vollständigen Überblick über die Struktur und bestätigt, dass magnetische Serpentinen einen S-förmigen Charakter haben.
Die ESA hofft, dass das Filmmaterial dazu beitragen wird, das Geheimnis zu lüften, wie ihr physikalischer Entstehungsmechanismus dazu beitragen könnte, Sonnenwinde zu beschleunigen.
Die Raumsonde Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation hat zum ersten Mal die Umkehrung des Magnetfelds der Sonne mit der Kamera festgehalten. Diese Umkehrungen, die als magnetische Switchbacks bekannt sind, wurden zuvor vermutet, aber bisher nicht direkt beobachtet
Eine Reihe von Raumfahrzeugen – darunter die Parker Solar Probe der NASA – sind bereits durch magnetische Serpentinen geflogen, konnten die rätselhaften Regionen jedoch nicht aufzeichnen.
Am 25. März 2022 war Solar Orbiter jedoch nur einen Tag von einem nahen Sonnendurchgang entfernt, als sein Metis-Instrument ein ungewöhnliches Bild der Sonnenkorona aufzeichnete.
Das Bild zeigte einen verzerrten S-förmigen Knick im koronalen Plasma, der verdächtig nach einer Sonnenkehre aussah.
Das Metis-Bild wurde im sichtbaren Licht aufgenommen, daher beschlossen die Forscher, es mit einem Bild zu vergleichen, das vom Extreme Ultraviolet Imager-Instrument von Solar Orbiter aufgenommen wurde.
Dieser Vergleich bestätigte den Kandidaten-Switchback über einer aktiven Region, die als AR 12972 katalogisiert ist.
Eine weitere Analyse der Metis-Daten zeigte, dass die Geschwindigkeit des Plasmas über dieser Region sehr langsam war – wie man es von einer aktiven Region erwarten würde, die ihre gespeicherte Energie noch freisetzen muss.
Daniele Telloni, der die Studie leitete, dachte sofort, dass dies einem Mechanismus für Serpentinen ähnelt, der von Professor Gary Zank von der University of Alabama in Huntsville vorgeschlagen wurde.
In der Nähe der Sonne gibt es offene und geschlossene Magnetfeldlinien.
Geschlossene Linien sind magnetische Schleifen, die sich in die Sonnenatmosphäre wölben, bevor sie sich umrunden und wieder in der Sonne verschwinden.
Oberhalb dieser Feldlinien kann nur sehr wenig Plasma in den Weltraum entweichen, weshalb die Geschwindigkeit der Sonnenwinde hier tendenziell gering ist.
Am 25. März 2022 war Solar Orbiter nur einen Tag von einem nahen Sonnendurchgang entfernt, als sein Metis-Instrument ein ungewöhnliches Bild der Sonnenkorona aufzeichnete
In der Studie bewiesen die Forscher, dass es zu Switchbacks kommt, wenn es eine Wechselwirkung zwischen einem Bereich mit offenen Feldlinien und einem Bereich mit geschlossenen Feldlinien gibt. Wenn sich die Feldlinien treffen, verbinden sie sich wieder zu stabileren Konfigurationen. Und ähnlich wie beim Peitschenknallen setzt dies Energie frei und sendet eine S-förmige Störung aus
Im Gegensatz dazu gehen offene Feldlinien von der Sonne aus und verbinden sich mit dem interplanetaren Magnetfeld des Sonnensystems.
Hier kann Plasma frei fließen und schnelle Sonnenwinde entstehen lassen.
In der Studie bewiesen die Forscher, dass es zu Switchbacks kommt, wenn es eine Wechselwirkung zwischen einem Bereich mit offenen Feldlinien und einem Bereich mit geschlossenen Feldlinien gibt.
Wenn sich die Feldlinien treffen, verbinden sie sich wieder zu stabileren Konfigurationen.
Und ähnlich wie eine knallende Peitsche setzt dies Energie frei und sendet eine S-förmige Störung aus.
Professor Zank sagte: „Das erste Bild von Metis, das Daniele zeigte, erinnerte mich fast sofort an die Cartoons, die wir bei der Entwicklung des mathematischen Modells für eine Spitzkehre gezeichnet hatten.
„Natürlich war das erste Bild nur eine Momentaufnahme, und wir mussten unseren Enthusiasmus dämpfen, bis wir die hervorragende Metis-Abdeckung genutzt hatten, um zeitliche Informationen zu extrahieren und eine detailliertere Spektralanalyse der Bilder selbst durchzuführen. Die Ergebnisse erwiesen sich als absolut spektakulär!’
Die Forscher hoffen, dass die Ergebnisse dazu beitragen werden, das Geheimnis zu lüften, wie Sonnenwinde beschleunigt und von der Sonne weg erhitzt werden.
“Der nächste Schritt besteht darin, zu versuchen, vor Ort beobachtete Serpentinen statistisch mit ihren Ursprungsregionen auf der Sonne zu verknüpfen”, sagte Frau Telloni.
Das Filmmaterial wurde während des allerersten nahen Vorbeiflugs des Solar Orbiters an der Sonne aufgenommen, und die ESA hofft, dass bei weiteren Umlaufbahnen noch mehr Daten gewonnen werden können.
Daniel Muller, ESA-Projektwissenschaftler für Solar Orbiter, fügte hinzu: „Mit jeder Umlaufbahn erhalten wir mehr Daten von unserer Suite von zehn Instrumenten.
„Basierend auf Ergebnissen wie diesem werden wir die Beobachtungen, die für die nächste Sonnenbegegnung von Solar Orbiter geplant sind, verfeinern, um zu verstehen, wie die Sonne mit der breiteren magnetischen Umgebung des Sonnensystems verbunden ist.
“Dies war der allererste enge Vorbeiflug von Solar Orbiter an der Sonne, daher erwarten wir noch viele weitere aufregende Ergebnisse.”