Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten am Rande der Jupiter-Magnetosphäre

Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten an der Grenze zwischen Jupiters Magnetosphäre und dem Sonnenwind, hier modelliert von Wissenschaftlern der University Corporation for Atmospheric Research im Jahr 2017. (Credit: UCAR / Zhang, et.al.)
Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten an der Grenze zwischen Jupiters Magnetosphäre und dem Sonnenwind, hier modelliert von Wissenschaftlern der University Corporation for Atmospheric Research im Jahr 2017. (Credit: UCAR / Zhang, et.al.)

Ein Team unter Leitung des Southwest Research Institute (SwRI) und der University of Texas in San Antonio hat festgestellt, dass die NASA-Raumsonde Juno im Orbit um Jupiter häufig auf gigantische wirbelnde Wellen an der Grenze zwischen dem Sonnenwind und der Magnetosphäre Jupiters trifft. Die Wellen sind ein wichtiger Prozess, der Energie und Masse von dem Sonnenwind auf planetare Weltraumumgebungen überträgt. Der Sonnenwind ist ein Strom aus geladenen Teilchen, der von der Sonne emittiert wird.

Jake Montgomery, ein Doktorand des gemeinsamen Weltraumphysikprogramms zwischen der University of Texas und dem SwRI, erkannte, dass diese Phänomene auftreten, wenn sich ein großer Geschwindigkeitsunterschied entlang der Grenze zwischen zwei Regionen im Weltraum bildet. Das kann einen Wirbel an der Schnittstelle erschaffen, die ein planetares Magnetfeld und den Sonnenwind trennt, der sogenannten Magnetopause. Diese Kelvin-Helmholtz-Wellen sind für das bloße Auge nicht sichtbar, aber können durch instrumentale Beobachtungen von Plasma- und Magnetfeldern im Weltraum registriert werden. Plasma ist ein Grundzustand der Materie und besteht aus geladenen Teilchen (Ionen und Elektronen); er ist im Universum allgegenwärtig.

“Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten sind ein grundlegender physikalischer Prozess, der auftritt, wenn Sonnenwinde und stellare Winde mit planetaren Magnetfeldern in unserem Sonnensystem und im Universum interagieren”, sagte Montgomery. “Juno beobachtete diese Wellen während vieler ihrer Umkreisungen und lieferte dabei schlüssige Belege dafür, dass Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten eine aktive Rolle bei der Interaktion zwischen dem Sonnenwind und Jupiter spielen.”

Montgomery ist der Hauptautor einer Studie, die in den Geophysical Research Letters veröffentlicht wurde. Die Studie verwendet Daten mehrerer Juno-Instrumente, darunter ihr Magnetometer und das am SwRI konstruierte Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE).

“Junos lange Zeit nahe Jupiters Magnetopause hat detaillierte Beobachtungen von Phänomenen wie Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten in dieser Region ermöglicht”, sagte Dr. Robert Ebert vom SwRI, der auch als Professor an der University of Texas tätig ist. “Diese Interaktion des Sonnenwindes ist wichtig, weil sie Plasma und Energie durch die Magnetopause in Jupiters Magnetosphäre transportieren kann und die Aktivität innerhalb dieses Systems verstärkt.”

Quelle

(THK)

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