Je mehr Sonnenobservatorien, desto besser: Wissenschaftler haben neue Modelle entwickelt, um zu sehen, wie sich Schockwellen, die mit koronalen Massenauswürfen einhergehen, von der Sonne ausbreiten. Das ist ein Ansatz, der nur durch die Kombination der Daten von drei NASA-Satelliten möglich war, welche gemeinsam eine viel genauere Kartierung eines koronalen Massenauswurfs erlauben, als es einer allein könnte.
Ähnlich wie Schiffe Bugwellen erzeugen, während sie sich durch das Wasser bewegen, verursachen koronale Massenauswürfe interplanetare Schockwellen, wenn sie mit extremen Geschwindigkeiten auf der Sonne ausbrechen und eine Welle hochenergetischer Teilchen vorantreiben. Diese Teilchen können in Erdnähe Weltraumwetterphänomene auslösen und Satelliten und Astronauten gefährden.
Die Struktur einer Schockwelle zu verstehen, insbesondere wie sie sich entwickelt und beschleunigt, ist der Schlüssel für die Vorhersage, wie sie den erdnahen Weltraum beeinflussen könnte. Aber ohne ein ausgedehntes Sensorennetz im Weltraum sind diese Dinge unmöglich direkt zu messen. Stattdessen stützen sich Wissenschaftler auf Modelle, die Satellitenbeobachtungen des koronalen Massenauswurfs nutzen, um das Verhalten der resultierenden Schockwelle zu simulieren.
Die Wissenschaftler Ryun-Young Kwon (Sonnenphysiker an der George Mason University in Fairfax (Virginia) und am Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University in Laurel (Maryland)) und der Astrophysiker Angelos Vourlidas (Applied Physics Laboratory) untersuchten Beobachtungen zwei verschiedener koronaler Massenauswürfe mit drei Satelliten. Zum Einsatz kamen das von der NASA und ESA betriebene Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) und die Zwillingssatelliten der STEREO-Mission (Solar Terrestrial Relations Observatory). Die beobachteten koronalen Massenauswürfe fanden im März 2011 und im Februar 2015 statt.
Die Forscher passten die Daten der koronalen Massenauswürfe an ihre Modelle an – ein sogenanntes Croissant-Modell, angelehnt an die Form der entstehenden Schockwellen, und ein Ellipsoid-Modell für die Form der expandierenden Schockwellen –, um die dreidimensionalen Strukturen und die Bahnen jedes koronalen Massenauswurfs und der Schockwellen zu analysieren.
Die Beobachtungen eines Satelliten allein reichten nicht aus, um die Schockwellen zu modellieren. Aber mit drei Augenpaaren auf der Eruption, alle fast gleichmäßig um die Sonne verteilt, konnten die Wissenschaftler ihre Modelle verwenden, um eine dreidimensionale Ansicht zu erschaffen. Ihre Arbeit bestätigte lange bestehende theoretische Vorhersagen einer starken Schockwelle nahe der Front des koronalen Massenauswurfs und einer schwächeren Schockwelle an den Seiten.
Video-Link: https://youtu.be/_Ds6UPbYrwg
Im Lauf der Zeit entfernen sich die Schockwellen von der Sonne, und dank der 3D-Informationen konnten die Wissenschaftler ihre Reise durch den Weltraum rekonstruieren. Die Modellierung hilft Forschern, wichtige Informationen für die Weltraumwettervorhersage abzuleiten – in diesem Fall neben der Geschwindigkeit und Stärke der beschleunigten Teilchen erstmals auch die Dichte des Plasmas in der Nähe der Schockwelle. All diese Faktoren sind der Schlüssel, um das Gefahrenpotenzial von koronalen Massenauswürfen für Astronauten und Satelliten zu bewerten.
Die Ergebnisse wurden am 13. Februar 2018 in einer Abhandlung im Journal of Space Weather and Space Climate veröffentlicht.
(THK)
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