Der „Interstellar Boundary Explorer“ der US-Weltraumbehörde NASA, IBEX, lieferte erstmals eine Karte des Helioschweifs unserer Sonne. Er besteht aus elektrisch geladenen Partikeln und erstreckt sich weit in den interstellaren Weltraum.
Zwar hatten Plasmaphysiker den Schweif schon seit Langem vorhergesagt, aber die mit IBEX beobachtete Struktur überraschte sie dennoch: Der Schweif gliedert sich in drei Bereiche, in denen sich das von der Sonne abströmende Gas mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortbewegt.
Der Aufbau des Helioschweifs
Der Helioschweif leuchtet nicht selbst, so dass die Astronomen um David McComas vom texanischen Southwest Research Institute in San Antonio zu einem besonderen Kniff greifen mussten, um ihn dingfest machen zu können. Sie beobachteten energiereiche, elektrisch neutrale Partikel, die von den Außenbereichen des Sonnensystems zu uns strömen. Sie entstehen am Rand des solaren Einflussbereichs, wobei elektrisch geladene Ionen des Sonnenwinds durch Zusammenstöße mit Partikeln des interstellaren Mediums neutralisiert werden. Diese Grenzzone wird auch als Heliopause bezeichnet.
Als ungeladene Partikel unterliegen sie nicht mehr den Einflüssen der elektrischen und magnetischen Felder des Sonnenwinds. Sie behalten diejenige Bewegungsrichtung bei, die sie bei der Neutralisierung erhielten und bewegen sich dann auf geraden Wegen durch das Sonnensystem, wo sie sich auffangen lassen.
IBEX beobachtete nun über drei Jahre hinweg die Anzahlen und die Bewegungs-richtungen von vielen tausend solcher Partikel, woraus die Astronomen eine Karte des Außenbereichs des Sonnenwinds erstellen konnten. Es zeigte sich, dass die Sonne bei ihrer Bewegung durch das interstellare Medium einen langen Schweif aus geladenen Partikeln hinter sich herzieht. Der Raum zwischen den Sternen ist nicht völlig leer, sondern von einem dünnen Gas erfüllt. Dieses Gas stellt aber einen Widerstand gegenüber dem von unserem Tagesgestirn als Sonnenwind ausgestoßenen Partikelstrom dar.
Er wird daraufhin, ähnlich wie das Magnetfeld unserer Erde im Sonnenwind, aus-einandergezogen. Zudem wirkt noch das galaktische Magnetfeld auf ihn ein, und beeinflusst zusätzlich die Form des Schweifs.
Die Struktur des Helioschweifs
Überraschend war für die Astronomen um McComas, dass der Helioschweif eine besondere Struktur aufweist: In ihm gibt es Bereiche, in denen sich die Teilchenströme rascher bewegen als in anderen. Dies liegt daran, dass die Sonne ihre Partikel nicht homogen in den Weltraum abgibt. In der Nähe ihrer magnetischen Pole entweicht ein schnellerer Sonnenwind, während er in Äquatornähe langsamer abströmt. Die polaren Winde bilden im Schweif zwei diskrete Ströme, die durch eine dicke Schicht aus langsamerem Sonnenwind getrennt werden.
Auf diese Struktur wirkt dann das galaktische Magnetfeld ein und sorgt dafür, dass die Lage der mittleren Schicht im weiteren Verlauf des Schweifs etwas gegenüber der Äquatorebene der Sonne gekippt wird. Wie weit sich der Helioschweif in den Weltraum erstreckt, ist unbekannt, er dürfte sich mit zunehmender Distanz immer weiter aus-dünnen, bis er schließlich in das interstellare Medium übergeht.
Video
Quellen: NASA/Sterne und Weltraum vom 12.07.2013
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Sonnensystem: Die Sonne hat einen langen Schweif (Video)