Wenn ein schneller Sonnenwindstrom aus einem koronalen Loch eruptiert (einer kühleren Region in der Sonnenatmosphäre) und einen langsameren Sonnenwindstrom überholt, kann sich eine Strominteraktionsregion (Stream Interaction Region, SIR) bilden. In einer solchen Region entwickelt sich eine Dichteanhäufung stromaufwärts. Normalerweise gibt es einen Spitzenwert für die Dichte, gefolgt von einer Verdünnungsregion in der schnellen Sonnenwindkomponente.
Wenn sich die SIR von der Sonne bis in Distanzen von einer Astronomischen Einheit oder darüber hinaus ausbreitet, kann die Kompression eine Schockwelle erzeugen, die geladene Teilchen effizient beschleunigt. Daher sind SIRs eine bedeutende Quelle von energiereichen Teilchen im interplanetaren Weltraum.
Koronale Löcher, die Hauptquelle der Hochgeschwindigkeitsströme, rotieren zusammen mit der Sonne und die SIR-Strukturen rotieren mit ihnen. Nach einer kompletten Rotation wird eine SIR als Corotating Interaction Region (CIR) reklassifiziert. SIRs und CIRs sind großräumige und oft langlebige Strukturen, die wie der Sonnenwind selbst geomagnetische Stürme auf der Erde auslösen und ihre Ionosphäre und Thermosphäre beeinflussen können.
Außerdem können diese Strukturen und die mit ihnen zusammenhängenden Schockwellen die Intensität eintreffender galaktischer kosmischer Strahlen verändern. SIRs und CIRs variieren zeitlich und räumlich. Astronomen arbeiten daran zu verstehen, wie sie entstehen, sich entwickeln und mehrere Sonnenrotationen überdauern. Dies erfordert eine robuste Datengrundlage an Beobachtungen in kleinen heliopsphärischen Entfernungen sowie ergänzende Messungen von anderen Weltraumobservatorien.
Die Astronomen Anthony Case, Justin Kasper, Kelly Korreck und Michael Stevens vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) und ihre Kollegen nutzten die Parker Solar Probe und ihr SWEAP-Instrument, um SIRs und CIRs zu identifizieren. SWEAP kommt der Sonnenoberfläche sehr nahe – bis auf etwa 6,4 Millionen Kilometer. Das Team kombinierte die SWEAP-Ergebnisse mit Daten der Sonnenbeobachtungssatelliten STEREO-A und Wind, die sich in größerer Entfernung zur Sonne befinden.
Während fünf Umkreisungen der Parker Solar Probe maßen und kategorisierten diese Missionen die Entfernungen, Druckverhältnisse, Magnetfelder und Geschwindigkeiten von elf SIRs und CIRs und verfolgten so ihre Entwicklung im Zeitraum von fast zwei Jahren. Das Ziel dieses Programms ist es, einen “lebendigen Katalog” von SIR- und CIR-Ereignissen mit strikten Identifikationskriterien zu erstellen. Diese Ergebnisse repräsentieren einen ersten Schritt in einer Reihe von Beobachtungen, die Fallstudien über diese Strukturen ermöglichen werden, ebenso wie statistische Analysen, um ihre Eigenschaften und ihre Entwicklung zu verstehen.
Abhandlung: “A Living Catalog of Stream Interaction Regions in the Parker Solar Probe Era” von R. C. Allen, G. C. Ho, L. K. Jian, S. K. Vines, S. D. Bale, A. W. Case, M. E. Hill, C. J. Joyce, J. C. Kasper, K. E. Korreck, D. M. Malaspina, D. J. McComas, R. McNutt, C. Möstl, D. Odstrcil, N. Raouafi, N. A. Schwadron und M. L. Stevens, Astronomy & Astrophysics, 650, A25, 2021.
(THK)
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