Neue Erkenntnisse über koronale Massenauswürfe in der Nähe von Merkur

Solareruptionen, speziell Koronale Massenauswürfe (CMEs), sind massive Ausbrüche von Plasma und magnetischen Feldern von der Sonne. Diese Ereignisse können erhebliche Auswirkungen auf das Weltraumwetter haben und Planeten, einschliesslich Merkur, beeinflussen. Neulich haben zwei Raumsonden, BepiColombo und Parker Solar Probe, einen bemerkenswerten CME beobachtet, während sie in der Nähe der Merkurbahn positioniert waren. Dieser Artikel möchte die Merkmale und das Verhalten dieses CME basierend auf den von diesen beiden Raumsonden gesammelten Daten näher beleuchten.

#Was ist am 15. Februar 2022 passiert?

Am 15. Februar 2022 wurde ein bedeutendes solares Ereignis festgestellt. Ein grosser Filamentausbruch trat am östlichen Rand der Sonne auf, was durch Beobachtungen von der Erde und anderen Raumsonden bestätigt wurde. Dieser Ausbruch wurde von einem schnell bewegenden CME gefolgt, der mit einer Geschwindigkeit von 2200 Kilometern pro Sekunde reiste. Der CME war in Richtung der beiden Raumsonden BepiColombo und Parker Solar Probe gerichtet, die zu diesem Zeitpunkt relativ nah beieinander waren.

Die beiden Sonden waren etwa 0,03 astronomische Einheiten voneinander entfernt, was es ermöglichte, detaillierte Daten über die Struktur des CME zu sammeln, während er sich Richtung Merkur bewegte. Dieses Ereignis markierte das erste Mal, dass Forscher die mesoskalare Struktur eines CME in der Merkurbahn untersuchen konnten, was wertvolle Einblicke in seine Eigenschaften lieferte.

#Was sind koronale Massenauswürfe (CMEs)?

CMEs gehören zu den energiegeladensten Phänomenen in unserem Sonnensystem. Sie bestehen aus riesigen Wolken heisses Plasma und magnetische Felder, die von der Sonne ausbrechen und durch den Weltraum reisen. Während sich CMEs durch das Sonnensystem bewegen, unterliegen sie verschiedenen Veränderungen, wie Ablenkung, Rotation und Interaktion mit dem Sonnenwind, dem Strom geladener Teilchen, der von der Sonne freigesetzt wird.

Sobald sie 1 astronomische Einheit (AE) von der Sonne entfernt sind (der durchschnittliche Abstand zwischen Erde und Sonne), können sich CMEs erheblich ausdehnen und erreichen dabei durchschnittlich etwa 0,3 AE in der Grösse. Zu diesem Zeitpunkt haben sie möglicherweise ihre ursprüngliche Struktur und Kohärenz verloren. Verschiedene Prozesse können die Eigenschaften von CMEs während ihrer Reise verändern, was Aspekte wie ihre Intensität und potenzielle Auswirkungen auf Planeten betrifft.

#Die Bedeutung der Untersuchung von CMEs

Das Verständnis von CMEs ist entscheidend, weil sie potenzielle Auswirkungen auf das Weltraumwetter haben, das Satellitenoperationen, Kommunikation und sogar Stromnetze auf der Erde beeinflussen kann. Für Merkur ist es wichtig zu wissen, wie CMEs strukturiert sind und sich verhalten, da er so nah an der Sonne ist und kein schützendes Magnetfeld wie die Erde hat.

Um CMEs effektiver zu analysieren, haben Wissenschaftler versucht, mehrere Raumsonden an verschiedenen Standorten einzusetzen, um Daten zu sammeln. Dieser Ansatz kann einen umfassenderen Überblick über die Struktur des CME und seine Veränderungen während der Reise durch den Weltraum bieten.

#Beobachtungen von BepiColombo und Parker Solar Probe

Das Ereignis vom 15. Februar war einzigartig, da es zeitgleiche Beobachtungen von zwei Raumsonden, BepiColombo und Parker Solar Probe, ermöglichte. Die relativen Abstände dieser Sonden, zusammen mit ihrer Position in der Nähe der Sonne, boten eine seltene Gelegenheit, denselben CME aus zwei verschiedenen Perspektiven zu studieren.

#Verfolgung des CME-Pfades

Der Ausbruch wurde zunächst in extremen ultravioletten Wellenlängen beobachtet, was es den Wissenschaftlern ermöglichte, seine Grösse und Geschwindigkeit zu bestimmen. Der CME, der auf die beiden Raumsonden gerichtet war, kam zuerst bei Parker an, gefolgt von BepiColombo. Der kleine Zeitunterschied bei der Ankunft an jeder Raumsonde gab den Forschern Einblicke, wie sich der CME während seiner Reise durch den Weltraum entwickelte.

#Wichtige Merkmale des CME

Die In-situ-Messungen des CME zeigten mehrere Merkmale, wie:

1. Interplanetarischer Schock: Das ist eine Grenze, die entsteht, wenn der CME durch den Sonnenwind zieht. Beide Sonden erfassten den Schock, aber die Messungen unterschieden sich leicht aufgrund ihrer Standorte.

2. Sheath-Region: Zwischen dem Schock und dem magnetischen Ejekta wurde ein turbulenter Bereich beobachtet, in dem sich die magnetischen Felder erheblich änderten. Die Dauer und die Eigenschaften dieses Bereichs waren länger als erwartet, basierend auf historischen Daten für die Merkurbahn.

3. Magnetische Ejekta: Dies ist der Teil des CME, der magnetische Felder trägt. Die Messungen an beiden Raumsonden zeigten unterschiedliche Merkmale, wobei Parker mehr Fluktuationen erfasste als BepiColombo.

#Detaillierte Analyse der CME-Struktur

Trotz der Nähe der beiden Raumsonden zeigten die gewonnenen Daten bemerkenswerte Unterschiede, die die Komplexität der CME-Entwicklung widerspiegelten. Jede Raumsonde erfasste Merkmale im CME, die seine physikalischen Veränderungen während der Ausbreitung hervorhoben.

#Analyse des interplanetarischen Schocks

Der interplanetarische Schock stellt das erste grosse Merkmal dar, das der CME produzierte. Beide Sonden stellten ähnliche Kompressionsverhältnisse fest, was darauf hinweist, dass ein starker Schock entstanden ist. Die Methoden zur Analyse dieses Schocks führten jedoch zu unterschiedlichen Ergebnissen zwischen den beiden Raumsonden, was auf Abweichungen in ihren Berechnungen hinweist.

Dieser Unterschied könnte darauf hindeuten, dass die Sonden den Schock an unterschiedlichen Punkten und unter variierenden Bedingungen erlebten, was bei CMEs nicht ungewöhnlich ist.

#Eigenschaften der Sheath-Region

Als nächstes konzentrierten sich die Forscher auf die Sheath-Region, wo verschiedene magnetische Felder detektiert werden. In dieser Region sind typischerweise die höchsten Fluktuationen in den magnetischen Feldern zu beobachten, bedingt durch die Turbulenz, die nach einem CME-getriebenen Schock entsteht.

Die Messungen zeigten, dass beide Raumsonden ähnliche magnetische Feldverhalten zeigten, die Details dieser Fluktuationen jedoch variieren. Die Anwesenheit von planar magnetischen Strukturen wurde in beiden Sheaths festgestellt, die normalerweise aufgrund der Kompression durch den Schock gebildet werden.

#Beobachtungen des magnetischen Ejekta

Nach der Sheath-Region untersuchten die Wissenschaftler das magnetische Ejekta, das aus den magnetischen Feldern des CME besteht. Bei Parker zeigte das Ejekta eine zweiartige Struktur: eine führende magnetische Wolke und einen nachfolgenden Bereich mit mehr Fluktuationen, die auf Rekonnektionsevents hinweisen.

Durch den Einsatz unterschiedlicher Modelle zur Analyse der magnetischen Felddaten entdeckten die Forscher Variationen in der Struktur und Ausrichtung der magnetischen Felder bei Bepi und Parker. Dies lieferte Einblicke in die Komplexität des CME-Verhaltens und wie verschiedene Raumsonden unterschiedliche Interpretationen desselben Ereignisses liefern können.

#Fazit

Die Beobachtungen von BepiColombo und Parker Solar Probe während des CME am 15. Februar 2022 geben neue Einblicke in die Natur der solareruptionen in der Nähe von Merkur. Die zeitgleichen Messungen hoben sowohl Ähnlichkeiten als auch wichtige Unterschiede in der Struktur des CME hervor und zeigen die komplexen Dynamiken, die bei den Wechselwirkungen des Sonnenwinds mit planetaren Umgebungen im Spiel sind.

Diese Phänomene zu verstehen, ist entscheidend, um die Auswirkungen des Weltraumwetters auf die Erde und andere Himmelskörper vorherzusagen und zu mildern. Die Ergebnisse dieser einzigartigen Beobachtung unterstreichen die Notwendigkeit weiterer Forschung zu den mesoskalaren Strukturen von CMEs mithilfe mehrerer Raumsonden, um unser Wissen über solare Aktivitäten und deren Auswirkungen in unserem Sonnensystem zu verbessern.