Die neutrale Wasserstoffpistole: Ein neues Phänomen der Sonneneruption

Im Jahr 2006 brach eine der größten seit 30 Jahren beobachteten Sonneneruptionen aus und sättigte Röntgenkameras an Bord von Observatorien, die die Erde umkreisen. Obwohl Fackeln mit einem Gewicht von X20 + beobachtet wurden, ist der X9 dennoch ein seltenes Ereignis. Diese Fackel von 2006 wird jedoch nicht nur für ihre energetischen Eigenschaften schnell bekannt. Kurz nach dem Aufflackern erwarteten Solarastronomen, dass eine Flut interplanetarer Ionen von der Sonne ausgestoßen wird. Sie entdeckten jedoch etwas anderes; nicht nur ein Teilchen, das sie nicht erwartet hatten, sondern a Partikel, die nicht da sein sollten

Wenn eine Explosion von der Größe von hundert Millionen Atombomben explodiert, würden Sie nicht erwarten, dass am Nullpunkt etwas intakt ist, oder? Im Fall von Sonneneruptionen wird eine große Menge magnetischer Energie durch einen Prozess freigesetzt, der als Wiederverbindung bekannt ist und das Solarplasma schnell beschleunigt und erwärmt. Abhängig von den Bedingungen sind unterschiedliche Sonneneruptionsenergien möglich, aber im Fall der Fackel vom 5. Dezember 2006 wurde das Sonnenplasma schnell und heftig beschleunigt, wodurch Röntgenstrahlung freigesetzt wurde. An der Fackelstelle können innerhalb des verknoteten und verdrillten Magnetflusses die Plasmatemperaturen auf 10 bis 20 Millionen Kelvin ansteigen (gelegentlich bei den größten Fackeln 100 Millionen Kelvin). Unter diesen Bedingungen bleibt nichts intakt. Alle Atome im lokalen Bereich werden von ihren Elektronen befreit und hinterlassen eine energetische Suppe aus ionisierten Teilchen (wie Protonen und Heliumkernen) und Elektronen.

Sie können sich also die Überraschung einer Gruppe von Sonnenphysikern vorstellen, die Daten des Zwillingsraumfahrzeugs Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) verwenden, das die Sonne umkreist (eines vor der Erdumlaufbahn und eines hinter der Erdumlaufbahn), als sie einen Strahl von entdeckten reine neutrale Wasserstoffatome von der Fackel ausgehen.

Wir haben einen Strom perfekt intakter Wasserstoffatome entdeckt, die aus einer Sonneneruption der X-Klasse schießen", Sagt Richard Mewaldt von Caltech. „Was fuer eine Ueberraschung! Diese Atome könnten uns etwas Neues darüber erzählen, was in Fackeln passiert.”

Es waren keine anderen Elemente vorhanden, nicht einmal Helium (die zweithäufigste Atomart der Sonne). Reiner Wasserstoff strömte volle 90 Minuten am Raumschiff vorbei.”

Messungen der Funkemissionen zeigten, dass während des Flares eine Stoßwelle in der Sonnenatmosphäre erzeugt worden war, die die Wechselwirkung der einfallenden Sonnenionen enthüllte. Die Physiker warteten eine Stunde auf die ankommenden Ionen (die Zeit, die berechnet wurde, damit Ionen von der Sonne zum STEREO-Raumschiff gelangen), aber stattdessen traf der Strom neutraler Atome ein. Der Wasserstoffstrom dauerte 90 Minuten, und dann wurde er 30 Minuten lang ruhig, nur damit die erwarteten Ionen die Sensoren wie vorhergesagt überfluteten.

Auf den ersten Blick war das Unmögliche erreicht worden; Eine Sonneneruption hatte sich irgendwie hergestellt, dann den neutralen Wasserstoff aus der Plasmasuppe sortiert und in den Weltraum geschossen. Dies führte jedoch zu einem sehr verwirrenden Rätsel: Neutraler Wasserstoff, viel davon, wurde als Ergebnis einer Sonneneruption entdeckt, und dennoch diese Atome kann nicht existieren in der extremen Umgebung rund um die Fackelstelle. Was gibt?

Tatsächlich wurden diese Wasserstoffatome nicht innerhalb der Fackel erzeugt, sondern bildeten sich nach der Fackel, als die Produkte der Explosion in den interplanetaren Raum spiralförmig wurden.

Wir glauben, dass sie ihre Reise zur Erde in Stücken als Protonen und Elektronen begonnen haben", Sagte Mewaldt. „Bevor sie jedoch der Sonnenatmosphäre entkamen, fingen einige der Protonen ein Elektron zurück und bildeten intakte Wasserstoffatome. Die Atome verließen die Sonne in einem schnellen, geraden Schuss, bevor sie wieder auseinander gebrochen werden konnten.”

Der Grund, warum diese neutralen Atome bei STEREO schneller als die Ionenwolke auftraten, ist, dass der neutrale Wasserstoff nicht durch das Magnetfeld der Sonne beeinflusst (verlangsamt) wurde. Die Atome schossen in einer geraden Linie heraus, anstatt durch magnetischen Fluss abgelenkt zu werden. Und wie haben sie sich gebildet? Physiker glauben, dass die Protonen die freien Elektronen im Raum zwischen Fackel und Detektor durch die bekannten Mechanismen der Strahlungsrekombination und des Ladungsaustauschs „wieder eingefangen“ haben.

Nun wollen Sonnenphysiker diese Erkenntnisse wiederholen, um zu sehen, ob diese Wasserstoffstrahlen ein gemeinsames Merkmal von Sonneneruptionen sind… aber sie müssen vielleicht eine Weile warten, die Sonne genießt immer noch ihren ruhigen Zauber...

Quelle: NASA

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