Am Ende des Sonnensystems herrscht ein überraschend hoher Druck

Unsere Sonne gibt rund um die Uhr Teilchen und Strahlung ab, die in alle Richtungen weit ins All vordringen und die Heliosphäre bilden. Gleichzeitig wird das Sonnensystem ständig aus dem interstellaren Raum heraus von kosmischer Strahlung aus den unterschiedlichsten Quellen getroffen. Ganz weit draußen, einige Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt, treffen die Ströme aus beiden Richtungen im sogenannten Heliosheath aufeinander.

Der Druck dort scheint deutlich höher zu sein, als die Forscher bisher angenommen hatten. Das haben Astronomen nun mit Hilfe der beiden Voyager-Sonden herausgefunden, die seit 1977 nur ein Ziel haben – das Sonnensystem zu verlassen. Zum Zeitpunkt der Messungen hielt sich Voyager 1 bereits im interstellaren Raum (aber innerhalb des durch seine gravitativen Auswirkungen definierten Sonnensystems) auf, während Voyager 2 noch das Heliosheath durchflog.

„Das war wirklich ein perfektes Timing“, sagt Jamie Rankin, Haupt-Autor der Studie und Astronom an der Princeton University in New Jersey. „Voyager 1 war gerade in den interstellaren Raum gewechselt. Aber wir hoffen, im Datenstrom der Sonde noch weitere Erkenntnisse zu finden, die uns an der Veränderung im Heliosheath teilhaben lassen.“

Die Forscher konnten nämlich ein Ereignis nutzen, eine sogenannte „global merged interaction region“, die von Sonnenaktivitäten verursacht wird. Dabei sendet die Sonne eine enorme Energieflut ins All, die sich auch in Milliarden Kilometern Entfernung noch nachweisen lässt. Die Flut ergießt sich auch über das Heliosheath und brandet in den interstellaren Raum, wo sie als gewaltige, von Magnretfeldern begleitete Front ankommt.

Als eine dieser Wellen 2012 das Heliosheath erreichte, wurde sie von Voyager 2 registriert. Sie führte dazu, dass der Einfluss kosmischer Strahlung sich zeitweilig verringerte. Vier Monate später bemerkten die Forscher eine ähnliche Veränderung bei Voyager 1, die sich schon im interstellaren Raum befand. Da die Entfernung der Sonden bekannt war, konnten die Forscher den Druck berechnen, der sich der Welle entgegenstellte (er war höher als erwartet) sowie die Schallgeschwindigkeit. Im Heliosheath liegt sie demnach bei 300 Kilometern pro Sekunde – etwa beim Tausendfachen der Schallgeschwindigkeit in Luft.

Doch die Auswirkungen auf Voyager 1 unterschieden sich noch in einem anderen Punkt von denen auf Voyager 2. Bei Voyager 1 verringerte sich nur der Anteil der kosmischen Strahlung, der sich senkrecht zum dort vorhandenen Magnetfeld bewegte. Diese Asymmetrie weist darauf hin, dass mit der von der Sonne ausgehenden Welle beim Überschreiten des Heliosheath etwas bisher Unbekanntes passieren muss.

„Warum sich der Einfluss der kosmischen Strahlung innerhalb und außerhalb des Heliosheath anders verhält, bleibt eine offene Frage“, sagt Rankin.

Wie die Astronomen mit Hilfe der beiden Voyager-Sonden den Druck im Heliosheath maßen (Bild: NASA’s Goddard Space Flight Center/Mary Pat Hrybyk-Keith)
Die verschiedenen Schichten der Heliosphäre (Bild: NASA/IBEX/Adler Planetarium)

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