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Heliosphäre: Magnetischer Schaum am Rande des Sonnensystems

Blasen am Rande des Sonnensystems
Lange Zeit dachten die Astronomen, dass das Ende der Heliosphäre, also des Bereichs der unmittelbar vom Sonnenwind beeinflusst wird, eine scharfe Grenze aufweist, hinter der sich die so genannte Heliohülle (englisch: heliosheath) anschließt, eine Übergangszone zum interstellaren Raum. Nun zeigen Magnetfeld- und Partikelmessungen der beiden Voyager-Raumsonden, dass sich in diesem Grenzbereich eine Art Schaum aus riesigen magnetischen Blasen befindet. Diese erstrecken sich durchschnittlich über rund 150 Millionen Kilometer, was etwa der Distanz der Erde zur Sonne entspricht und als Astronomische Einheit (AE) bezeichnet wird.

Seit rund 34 Jahren streben die beiden Raumsonden Voyager 1 und 2 dem interstellaren Weltraum entgegen. Sie sind derzeit die beiden am weitesten von der Erde entfernten Sonden, von denen wir noch Messdaten empfangen können. Derzeit ist Voyager 1 rund 16 Milliarden Kilometer oder 107 AE von der Sonne entfernt und hatte bereits im Jahr 2007 die Grenzzone der Heliosphäre erreicht. Dies äußerte sich in einer beinahe abrupten Änderung der Geschwindigkeit und Dichte des Sonnenwinds, einem ständig von der Sonne abströmenden Plasma aus geladenen Atomen (Ionen). Mit ihm breiten sich die Feldlinien des solaren Magnetfelds ins Umfeld der Sonne aus und reichen weit über die Zone der Planeten hinaus.

Zunächst konnten die Forscher um Merav Opher an der Boston University mit den Daten, welche die beiden Voyager-Sonden seit der Passage des Heliosphärenrands zur Erde funkten, nicht so recht etwas anfangen. Die Werte waren sehr variabel und passten nicht in das theoretische Bild von der Heliohülle. Des Rätsels Lösung sind nun riesige magnetische Blasen, in denen die geladenen Partikel des Sonnenwinds gefangen sind. Sie bilden sich dadurch, dass die langsam mit der Sonne rotierenden Feldlinien des solaren Magnetfelds in der Randzone so verknäult werden, dass sie schließlich reißen und sich zu ringförmigen Gebilden schließen, was als "Rekombination" bezeichnet wird. Sie ordnen sich dann in annähernd kugelförmigen geschlossenen Blasen an, die ein Plasma enthalten.

Bisher hatten die Astronomen angenommen, dass die solaren Magnetfeldlinien sich in großen weiten Bögen um die Sonne ringeln und sich manchmal wieder zur Sonne hin bewegen und dort wieder mit ihr in Verbindung treten. Die neuen Erkenntnisse wurden zuerst mit den Instrumenten zur Analyse elektrisch geladener Partikel an Bord der Voyager-Sonden gewonnen. Später kamen noch die Daten der Magnetometer hinzu, die markante Änderungen der lokalen Feldstärken im Maßstab der Blasen belegen.

Derzeit ist noch unklar, wann die beiden Voyager-Sonden die "Schaumzone" verlassen, um endgültig in den interstellaren Weltraum einzudringen. Die NASA hofft, noch bis zum Jahr 2025 mit den beiden Sonden in Funkkontakt bleiben zu können, bis ihre Signale für den Empfang zu schwach werden.

Tilmann Althaus

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