Unser Planet ist ständig in Winden “gebadet”, die von einem Stern im Zentrum unseres Sonnensystems ausgehen.
Wir wissen, dass sich die Partikel, aus denen das Plasma der Sonnenheliosphäre besteht, auf ihrem Weg abkühlen. Das Problem ist, dass ihre Temperaturen viel langsamer fallen als die Modelle vorhersagen.
„Die Menschen haben den Sonnenwind seit seiner Entdeckung im Jahr 1959 untersucht, aber es gibt viele wichtige Eigenschaften dieses Plasmas, die noch nicht vollständig verstanden sind“, sagt der Physiker Stas Boldyrev von der Universität von Wisconsin-Madison.
“Anfangs glaubten die Forscher, dass der Sonnenwind sehr schnell abkühlen sollte, wenn er sich von der Sonne entfernt. Satellitenmessungen zeigen jedoch, dass seine Temperatur bei Erreichen der Erde zehnmal höher ist als erwartet.”
Das Forschungsteam hat Laborgeräte verwendet, um sich bewegendes Plasma zu untersuchen, und glaubt nun, dass die Antwort auf dieses Problem in Elektronen liegt, die einfach nicht außer Kontrolle der Sonne zu geraten scheinen.
Lange Zeit glaubte man, dass der Expansionsprozess selbst adiabatischen Gesetzen folgt, was bedeutet, dass dem System keine Wärmeenergie hinzugefügt oder daraus entfernt wird. Dies macht die Zahlen schön und einfach, setzt jedoch voraus, dass Energie in den Partikelstrom hinein oder aus ihm heraus rutscht.
Leider ist die Reise des Elektrons alles andere als einfach: Es wird in den Griff enormer Magnetfelder gedrückt. Dieses Chaos lässt viel Raum für Wärmeübertragung.
Um die Sache noch komplizierter zu machen, sind Elektronen aufgrund ihrer winzigen Masse schneller als schwerere Ionen, wenn sie aus der Sonnenatmosphäre fliegen und eine weitgehend positiv geladene Partikelwolke hinterlassen.
Letztendlich fängt die wachsende Anziehungskraft zwischen den beiden entgegengesetzten Ladungen den Impuls der fliegenden Elektronen ein und zieht sie zurück zu ihrer ursprünglichen Linie, wo die Magnetfelder ihre Wege wieder ändern.
Boldyrev und seine Kollegen schlagen vor, dass die Population eingefangener Elektronen eine wichtige Rolle bei der Verteilung ihrer Wärmeenergie durch Elektronen spielt und die typischen Verteilungen von Teilchengeschwindigkeiten und -temperaturen auf unvorhersehbare Weise ändert.
Diese Studie wurde in PNAS veröffentlicht.
Quellen: Foto: NASA
