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Göttingen Wettrennen in Sonnennähe
Campus Göttingen Wettrennen in Sonnennähe
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21:00 24.03.2019
Sonnenprotuberanz, die bis zu 50 000 Kilometer über den Sonnenrand ragt, aufgenommen am Teneriffa-Observatorium. Quelle: Dr. Eberhard Wiehr
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Göttingen

In Sonnenprotuberanzen, also in Wolken über dem Sonnenrand, bewegen sich Ionen schneller als neutrale Atome. Das haben Wissenschaftler der Universität Göttingen, des Pariser Institut d’Astrophysique sowie des Istituto Ricerche Solari Locarno beobachtet. Die Ergebnisse der Studie sind in der Fachzeitschrift Astrophysical Journal erschienen.

Göttinger Forscher Erstautor

In der Astrophysik spiele der „vierte Zustand“ von Materie eine entscheidende Rolle, erläutert Dr. Eberhard Wiehr, Erstautor der Studie vom Institut für Astrophysik der Göttinger Uni. Neben fest, flüssig und gasförmig bezeichne „Plasma“ eine Ansammlung von Atomen, die durch Stöße oder hochenergetische Strahlung Hüllen-Elektronen verloren haben und dadurch zu Ionen werden: „Diese unterliegen magnetischen Kräften, welche elektrisch neutrale Atome nicht beeinflussen. Gibt es im Plasma nicht genügend Stöße, können beide Teilchensorten unabhängig voneinander strömen.“

Suche wird fortgesetzt

Den Forschern ist es nun gelungen, die physikalischen Bedingungen in solchen „teil-ionisiertem Plasma ohne Stoß-Gleichgewicht“ in Gasströmen der Sonne zu beobachten. Das Ergebnis: In einer Protuberanz bewegen sich Ionen des Elements Strontium um 22 Prozent schneller als Natrium-Atome. 16 Stunden später waren die Ionen nur noch um elf Prozent schneller. „Offenbar wurden nun die neutralen Natrium-Atome stärker von den Strontium-Ionen mitgerissen“, sagt Wiehr. Ursache hierfür könnte eine angestiegene Teilchendichte sein, welche die Stoßwahrscheinlichkeit erhöht. „Zudem könnte sich auch das Strömungsverhalten der Protuberanz in den 16 Stunden verändert haben“, so Wiehr. Die schnelleren Ionen seien nämlich an die Schwingung des magnetischen Gerüsts gekoppelt. Das halte die Protuberanz gegen die Sonnen-Anziehung in der Schwebe. Bewegungen in tieferen Sonnenschichten sorgten dafür, dass die magnetischen Kraftlinien schwanken. „Die Ionen folgen einer Umkehr der Schwingungs-Richtung sofort, während die neutralen Atome sich immer wieder an den Ionen neu orientieren müssen.“ Die Forscher planen nun die systematische Suche nach Protuberanzen mit passenden Schwingungen, die über längere Zeit vermessen werden können.

Von Kuno Mahnkopf

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