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Mögliche Erklärung für die Entstehung von Serpentinen, die von Parker Solar Probe im Magnetfeld der Sonne beobachtet wurden

Neuausrichtung der Magnetfeldlinie Sonne

Die Neuausrichtung offener und geschlossener Magnetfeldlinien auf der Sonne, die als Austauschverbindung bezeichnet wird, könnte die von Parker Solar Probe beobachteten magnetischen „Serpentinen“ erklären. Bildnachweis: Justin Kasper und Levi Hutmacher / University of Michigan Engineering

Neue Analyse veröffentlicht am 29. April 2020 in der Astrophysical Journal Letters bietet eine mögliche Erklärung für die Entstehung von Serpentinen – plötzliche Umkehrungen im Magnetfeld des Sonnenwinds -, die Parker Solar Probe erstmals während seines Solar-Vorbeiflugs im November 2018 beobachtet hat. Ein neues Papier der Wissenschaftler Justin Kasper und Lennard Fisk von der University of Michigan legt nahe, dass der Ursprung von Serpentinen mit der Art und Weise zusammenhängt, wie die Sonne Magnetfeldlinien, die sich in das Sonnensystem erstrecken, aufrechterhält und bewegt, verbunden mit einer Theorie, die zuerst mehr als zwei vorgeschlagen hat vor Jahrzehnten.

Das komplexe Magnetfeld der Sonne besteht hauptsächlich aus geschlossenen Magnetfeldschleifen, deren beide Enden in der Sonne verankert sind. Die weniger verbreiteten offenen Feldlinien der Sonne wandern im Verlauf des etwa 11-jährigen Sonnenzyklus, bei dem sich das gesamte Magnetfeld in der Polarität umkehrt, zwischen dem Nord- und Südpol der Sonne. Eine Theorie, die vor mehr als zwei Jahrzehnten erstmals von Fisk und Kollegen veröffentlicht wurde, erklärt den Prozess hinter dieser Feldlinienmigration und ihre Vorhersagen stimmen mit den von Parker Solar Probe beobachteten Serpentinen überein.

Die Serpentinen – im Wesentlichen S-förmige Knicke in den von der Sonne strömenden Magnetfeldlinien – scheinen auf eine Neukonfiguration offener und geschlungener Magnetfeldlinien zurückzuführen zu sein, die sich bereits in der Sonnenatmosphäre befinden. Wenn eine offene Magnetfeldlinie auf eine geschlossene Magnetschleife trifft, können sie einen Prozess durchlaufen, der als Austausch-Wiederverbindung bezeichnet wird. Dadurch kann die offene Magnetfeldlinie in die Schleife einrasten und eine Seite der zuvor geschlossenen Magnetschleife kann sich mit dem solaren Magnetfeld verbinden, das sich nach außen in das Sonnensystem erstreckt. Dieser Prozess würde einen nach außen fließenden S-förmigen Knick in der neu gebildeten offenen Magnetfeldlinie erzeugen – eine Form, die mit den von Parker Solar Probe gemessenen Serpentinen verfolgt wird.

Diese Austausch-Wiederverbindung zieht auch die offene Magnetfeldlinie über die Sonnenoberfläche, was bedeutet, dass sich das Magnetfeld der Sonne schneller von Ost nach West bewegen kann, als es die Sonnenrotation allein erklärt. Dies stimmt mit den Beobachtungen überein, die während der ersten Sonnenbegegnungen von Parker Solar Probe gemacht wurden: die größere als erwartete „Seitwärtsbewegung“ des Sonnenwinds in der Nähe der Sonne. Dies, so die Autoren, ist Ausdruck des PlasmaFlussmuster von Magnetfeld und Magnetfeld tiefer in der Sonnenkorona.

Diese Theorie wurde erstmals 1996 auf der Grundlage von Daten der ESA vorgeschlagen.NASA Ulysses Mission könnte diese beiden Aspekte der frühen Beobachtungen von Parker Solar Probe vereinen. Die zukünftigen solaren Begegnungen der Mission, die immer näher an der Sonne liegen, werden Wissenschaftlern helfen, die Ursprünge der Serpentinen weiter zu untersuchen und die Vorhersagen dieser Theorie zu testen.

Referenz: “Globale Zirkulation des offenen magnetischen Flusses der Sonne” von L. A. Fisk und J. C. Kasper, 29. April 2020, Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ab8acd