Winzige Wirbel auf der Sonne: Neue Bilder könnten 150 Jahre altes Rätsel lösen

Was die Forscher sahen, hatte sich 150 Jahre lang vor ihren Augen versteckt: Tausende von winzigen, wirbelnden Plasma-Vortexen, die die gesamte Sonnenoberfläche überziehen .

Die Entdeckung: Allgegenwärtige Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten

Die Bilder zeigen allgegenwärtige magnetisierte Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten (KHI) – ein klassisches Phänomen der Strömungslehre, bei dem benachbarte Plasmaschichten, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, rollende, turbulente Wirbelmuster erzeugen . Im Gegensatz zu früheren, unsicheren Hinweisen auf KHI in isolierten Bereichen der Sonnenatmosphäre erschienen diese Wirbel im gesamten Bildfeld und waren dicht gepackt an den Grenzen magnetischer Flusskonzentrationen zu sehen . Die Wirbel haben einen Durchmesser von etwa 19 bis 170 Kilometern .

Dies ist der erste direkte Beleg für Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten auf der Sonnenphotosphäre und bestätigt eine jahrhundertealte theoretische Vorhersage . Die Forscher verglichen die Bilder mit hochauflösenden magnetohydrodynamischen (MHD) Simulationen, die das gleiche Verhalten und die gleichen Abstände der Wirbel reproduzierten. Damit konnten sie sicherstellen, dass es sich bei den Mustern tatsächlich um echte KHI handelt und nicht um Bildartefakte .

Wie dieser Fund das Rätsel der Korona-Erhitzung lösen könnte

Die Oberfläche der Sonne ist etwa 5.500 °C heiß, aber ihre äußere Atmosphäre – die Korona – erreicht Millionen Grad Celsius. Seit Jahrzehnten ist dieses „Korona-Heizungsproblem“ eine der größten offenen Fragen der Sonnenphysik . Die neue Entdeckung liefert nun einen überzeugenden Mechanismus:

• Die Kelvin-Helmholtz-Wirbel wirken wie ein Energietransportsystem: Sie verdrillen und strecken die Magnetfeldlinien in der Photosphäre, wandeln dabei kinetische Energie in magnetische Energie um, die dann nach oben in die Korona wandern kann .
• Die MHD-Simulationen, die perfekt mit den Beobachtungen übereinstimmten, zeigen, dass diese allgegenwärtigen Instabilitäten effektiv Energie von der Oberfläche in die darüber liegende Atmosphäre pumpen – genug, um die Korona dauerhaft auf Millionen Grad zu halten .
• Wie ein NSF-Forscher es ausdrückte, hat das Team herausgefunden, dass die Photosphäre „vor diesen winzigen Strudeln nur so wimmelt“, die zusammen einen verborgenen Prozess darstellen, der die Sonnenaktivität antreibt und die Korona aufheizt .

Kurz gesagt: Die Entdeckung identifiziert einen bisher unsichtbaren, kontinuierlichen Mechanismus – kleinskalige KHI-Wirbel, die die gesamte Sonnenoberfläche bedecken – der die fehlende Energie für die Aufheizung der Korona liefern könnte und damit ein Rätsel löst, das Wissenschaftler seit Generationen beschäftigt .