Strahlung ist nicht das Einzige, was uns die Sonne beschert. Sie schießt auch ständig geladene Teilchen mit hoher Geschwindigkeit in den Weltraum. Dieser Teilchenstrom wird als Sonnenwind bezeichnet. Auf der Erde wird der Sonnenwind sichtbar, wenn er in den Polregionen auf die Atmosphäre trifft und dort Atome zum Leuchten bringt – das Ergebnis sind die Polarlichter. Wird der solare Teilchenstrom durch Sonneneruptionen zu einem besonders starken Sonnensturm und trifft auf die Erde, kann es aber auch zu Störungen von Satelliten und Kommunikationssystemen kommen. Daher wird die Sonnenaktivität von Forscherinnen und Forschern genau überwacht.

Sonnenwind, Solar Orbiter, Sonnenkorona
Sonnenkorona
Koronale Löcher gelten als Ursprungsorte des Sonnenwinds. Dort entdeckten Forschende unerwartet kleine, unregelmäßige Ströme.
ESA/Solar Orbiter/EUI; Science, Chitta et al.

Noch gibt der Sonnenwind aber einige Rätsel auf. Vor allem auf eine Frage blieben bisher überzeugende Antworten aus: Wie genau beschleunigt die Sonne diesen fortwährenden Partikelstrom? Die schnellsten Teilchen erreichen Überschallgeschwindigkeiten von mehr als 500 Kilometern pro Sekunde, der genaue Mechanismus dahinter war aber ungeklärt. Ein internationales Forschungsteam dürfte nun den lange gesuchten Antrieb für den Sonnenwind entdeckt haben: kurzlebige Mini-Plasmaströme, die von der Sonnenkorona ins All rasen.

Spurensuche mit der Sonnensonde 

Für die Studie, die kürzlich im Fachblatt "Science" veröffentlicht wurde, nutzte das Forschungsteam Daten der europäischen Sonnensonde Solar Orbiter. Dieser waren im März des Vorjahrs die bisher detailreichsten Aufnahmen eines sogenannten koronalen Lochs gelungen. Als Sonnenkorona bezeichnet man den äußeren Bereich der Sonnenatmosphäre, der bei einer totalen Sonnenfinsternis als "Strahlenkranz" mit freiem Auge, das sich aber unbedingt hinter einer Schutzbrille befinden sollte, sichtbar ist. Koronale Löcher, die vor allem nahe den Sonnenpolen auftreten, zeigen sich als dunkle Bereiche in der Korona und gelten als Ursprungsort des Sonnenwinds.

"Die einzigartigen Aufnahmen von Solar Orbiter bieten uns die Möglichkeit, genauer als je zuvor auf die Quellregionen des Sonnenwindes zu schauen und so diesen Prozess besser zu verstehen", sagte Studienerstautor Lakshmi Pradeep Chitta vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. Bei der genauen Auswertung der Daten stießen die Forschenden auf auffällige Strukturen: kleinste Ströme, die sich mit Geschwindigkeiten von einigen hundert Kilometern pro Sekunde von der Sonne fortbewegen.

Sonnenkorona, Solar Orbiter
Diese Aufnahmen der Sonnensonde Solar Orbiter zeigen Piko-Flare-Strömungen. Der Ausschnitt jedes einzelnen Bildes beträgt 6.000 x 6.000 Kilometer.
ESA/Solar Orbiter/EUI; Science, Chitta et al.

Ministröme speisen Sonnenwind

Diese Ströme, die rund hundert Kilometer breit sind und schon nach 20 bis 100 Sekunden wieder verblassen, dürften als Energielieferanten für den Sonnenwind fungieren, sagte Chitta. "Die Ströme sind zwar klein und treten nur sporadisch auf, sie sind aber offenbar ein häufiges Phänomen und in dem betrachteten koronalen Loch geradezu allgegenwärtig." Auslöser für diese sogenannten Piko-Flare-Ströme könnten lokale Umstrukturierungen des Sonnenmagnetfelds sein. Von größeren, ähnlich geformten Strömen ist bekannt, dass sie dort entstehen, wo sich offene und geschlossene Feldlinien des Sonnenmagnetfelds treffen, neu anordnen und dabei Energie freisetzen.

Bisher war man davon ausgegangen, dass der Sonnenwind trotz schwankender Intensität ein weitgehend homogener Teilchenstrom ist. Die neue Entdeckung deutet aber auf etwas anderes hin: Der Sonnenwind entspringt demnach aus vielen winzigen Strömen, die gemeinsam einen großen ergeben – ähnlich wie Flüsse sich aus einer Vielzahl kleiner Bäche und Nebenarme speisen. "Je genauer wir mit Solar Orbiter in die Korona der Sonne schauen, desto mehr erkennen wir, welch entscheidende Rolle kleinste Strukturen und Prozesse für das Verständnis unseres Sterns spielen", sagte Studienkoautor Hardi Peter vom MPS. (dare, 3.9.2023)