Heliosphäre ohne Schweif

Unser Sonnensystem ist durch den stetig von der Sonne ausgehenden Teilchenstrom, den Sonnenwind, in eine Art Blase eingehüllt. Diese Heliosphäre schirmt uns vor dem interstellaren Gas ab, durch das sich das Sonnensystem bewegt. Welche Form die Heliosphäre besitzt, war bislang umstritten. Durch geschickte Kombination der von den Raumsonden Voyager 1, Voyager 2 und Cassini gesammelten Daten hat ein Forscherteam nun eine Antwort auf diese Frage gefunden: Die Heliosphäre ist nahezu kugelsymmetrisch und zeigt keine Anzeichen für einen ausgeprägten Schweif, wie es bislang – in Analogie zur irdischen Magnetosphäre – zumeist vermutet wurde. Die Beobachtungen liefern auch neue Einsichten in das Wechselspiel zwischen Sonnenwind und interstellarem Gas, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.

Großes Bild: Kugelsymmetrische Heliosphäre mit Positionen der Raumsonden. Kleines Bild: Heliosphäre mit Schweif und  Positionen der Raumsonden.
Heliosphäre

„Seit über fünf Jahrzehnten gibt es für die Form der Heliosphäre und ihre Wechselwirkung mit dem interstellaren Medium zwei konkurrierende Modelle“, erläutern Dialynas Kostas von der Akademie von Athen in Griechenland und seine Kollegen. Während das eine Modell von einer eher kugelsymmetrischen Blase ausgeht, vom Sonnenwind in das interstellare Gas geblasen, orientiert sich das zweite Modell stärker an der Wechselwirkung des irdischen Magnetfelds mit dem Sonnenwind. Hier bildet sich durch die Kombination der Magnetfelder und der strömenden elektrisch geladenen Teilchen ein langer Schweif heraus. Einen ähnlichen Schweif vermuteten daher viele Forscher auch entgegen der Bewegungsrichtung des Sonnensystems hinter der Heliosphäre.

Voyager 1 und 2 haben in den Jahren 2004 und 2007 als erste Raumsonden den „Termination Shock“ durchquert – die Stoßwelle, die sich dort herausbildet, wo der Sonnenwind auf das interstellare Gas stößt. Damit waren erstmals Messungen der Teilchenströme und Magnetfelder außerhalb der ausschließlich vom Sonnenwind dominierten Zone der Heliosphäre möglich. Zusätzlich lieferte die Saturnsonde Cassini 2003 erstmals Bilder der Strahlung aus diesem Außenbereich der Heliosphäre.

Dialynas und seine Kollegen konnten jetzt zeigen, dass die von Cassini gemessene Strahlung und die von den Voyager-Sonden gemessenen Teilchenströme ein einheitliches Bild liefern. Offenbar reagiert die Zone außerhalb des Termination Shock sowohl in Bewegungsrichtung als auch in der entgegengesetzten Richtung gleichermaßen auf Veränderungen im Sonnenwind. Und das, so die Forscher, passe nur zu einer kugelsymmetrischen Heliosphäre. Ein ausgeprägter Schweif hinter der Heliosphäre sei mit diesen Beobachtungen nicht vereinbar.