Der Sonnenwind prägt das gesamte Sonnensystem. Denn die geladenen, von elektromagnetischen Feldern begleiteten Teilchen des Sonnenwinds interagieren mit den Gashüllen der Planeten und auch den Oberflächen atmosphärenloser Himmelskörper wie dem Mond. Kollisionen mit Sonnenwindteilchen können Gasteilchen anregen und Polarlichter auslösen, aber auch chemische Reaktionen anstoßen. Der Strom des Sonnenwinds und das von ihm mitgetragene Magnetfeld bilden zudem die Heliosphäre – eine Blase, die das Sonnensystem gegenüber dem interstellaren Medium abschirmt. Doch so stetig der Sonnenwind in großem Maßstab erscheint, so turbulent und veränderlich ist er im lokalen Bereich. Eines der dabei auftretenden Phänomene sind sogenannte Switchbacks – plötzliche, lokal auftretende Umkehrungen des Sonnenwind-Magnetfelds. Die für solche Spitzkehren des Sonnenwinds typischen Veränderungen der Magnetfeld- und Teilchenrichtung hat die NASA-Raumsonde “Parker Solar Probe” vor allem in der Sonnenkorona häufiger nachgewiesen.
S-förmige Plasmastruktur
Doch die bisherigen in-situ-Messungen solcher Switchbacks im Sonnenwind lieferten immer nur auf punktuellen Messdaten basierende Momentaufnahmen. Daher blieb bisher unklar, wie diese magnetischen Kehren entstehen und wie sie in ihrer Gesamtheit aussehen. An diesem Punkt kommt die ESA-Raumsonde “Solar Orbiter” ins Spiel. Denn sie ist mit Teleskopen und Kameras ausgerüstet und kann so die Sonnenoberfläche, aber auch das Geschehen in der Sonnenkorona hochaufgelöst abbilden. Am 25. März 2022 hatte sich die Raumsonde der Sonne bis auf rund 48 Millionen Kilometer angenähert, als ihr Koronagraph Metis ein auffallendes Phänomen einfing: Eine s-förmige, einige hunderttausend Kilometer große Plasmastruktur, die rund 2,6 Sonnenradien über der Sonnenoberfläche auftauchte und sich mit hoher Geschwindigkeit von ihr wegbewegte.
Mit diesen Merkmalen entspricht der von Metis aufgezeichnete Knick im Plasma des Sonnenwinds ziemlich genau denen, die die solaren Switchbacks auszeichnen. Das Forschungsteam um Daniele Telloni vom Astrophysikalischen Observatorium in Turin schließt daraus, dass die Raumsonde Solar Orbiter damit erstmals ein Foto dieses Phänomens geliefert hat. Weil während der Aufnahme auch weitere Instrumente der Sonde aktiv waren, konnten die Wissenschaftler direkt nachverfolgen, wo der Ursprung dieses Switchbacks lag. “Die große Stärke von Solar Orbiter ist, dass die Raumsonde mit Instrumenten ausgerüstet ist, die gleichzeitig in unterschiedliche Schichten der Sonne schauen können”, erklärt Co-Autor Luca Teriaca vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. „So konnten wir den Switchback erstmals bis zu seinem Ursprung verfolgen.” Entscheidend dafür waren vor allem Aufnahmen des Extreme Ultraviolet-Imager, der die extrem kurzwellige ultraviolette Strahlung aus der inneren Korona einfängt.
