Wissenschaftler replizieren Sonnenstürme im Labor und korrigieren eine langjährige Annahme

Zwei Forschern der kalifornischen Universität Caltech, die die Strukturen der Sonnenkorona untersuchen, haben einen stabilen Gleichgewichtszustand für die verdrehten Plasmaschläuche, aus denen Sonnenstürme bestehen, entdeckt und repliziert. Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht und enthüllen, wie diese geflochtenen magnetischen Strukturen ihre Form bewahren. Die Erkenntnisse zeigen auch, dass ihr Verhalten über verschiedene Größenordnungen hinweg konsistent bleibt.

Die Wissenschaftler erzeugten im Labor mithilfe einer Vakuumkammer Nachbildungen von Sonnenstürmen mit einer Länge von bis zu 50 Zentimetern. Das von ihnen erzeugte magnetisierte Plasma bildete dabei automatisch eine geflochtene Struktur aus zwei "Flussseilen", die sich umeinander wickelten und so eine stabile Doppelhelix-Struktur gebildet haben.

Die Studie liefert damit auch Antworten auf ein langjähriges Rätsel. Bisher dachten Wissenschaftler, dass die parallelen elektrischen Ströme in solchen geflochtenen Seilen diese anziehen und miteinander verschmelzen lassen müssten. Die Forscher vom Caltech haben nun demonstriert, dass die Ströme entlang der Seile fließen und zwar eine Anziehung haben, aber die in die Wickelrichtung fließenden Komponenten der Ströme stoßen sich gegenseitig ab, da sie antiparallel sind. Beim sogenannten "kritischen Spiralwinkel" (der Punkt, an dem sich die entgegengesetzten Magnetkräfte die Waage halten), entsteht ein stabiles und energiearmes Gleichgewicht.

Um die Skalierbarkeit ihrer Ergebnisse zu demonstrieren, erstellten die Forscher ein mathematisches Modell, das nicht nur das Verhalten dieser Strukturen im Labor vorhersagt, sondern auch die Struktur des Doppelhelix-Nebels genau beschreibt. Der Doppelhelix-Nebel ist eine 70 Lichtjahre breite Plasmaformation, die sich 25.000 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet. Allein anhand des Durchmessers und der Verdrillung des Nebels sagt das Modell dessen stabile Struktur korrekt voraus.