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Sterne wie beispielsweise unsere Sonne erzeugen durch Kernfusion enorme Energie, die als Licht und Wärme abgestrahlt wird. In ihrem Inneren bewegt sich extrem heißes, elektrisch geladenes Gas - sogenanntes Plasma - heftig und chaotisch. Dadurch werden elektrische Ströme erzeugt, aus denen wiederum Magnetfelder entstehen. Sie steuern einen großen Teil der Aktivität der Sonne und anderer Sterne: etwa Ausbrüche, Flecken oder Strahlungsschwankungen.
In der Weltraumforschung versteht man unter Dynamo einen Mechanismus, bei dem die Bewegung von elektrisch leitender Materie - dem Plasma - Magnetfelder erzeugt oder verstärkt. Solche Prozesse spielen eine zentrale Rolle im Universum. Bisher gab es allerdings nur sehr wenige direkte experimentelle Hinweise, wie Dynamos in natürlichen Weltraumplasmen tatsächlich funktionieren, wie die Österreichische Akademie der Wissenschaften am Montag mitteilte.
Die jüngst in der Fachzeitschrift "Nature Communications" veröffentlichte Studie erbrachte laut dem IWF nun "den bisher eindeutigsten Beweis" für einen turbulenten kleinskaligen Dynamo im sogenannten Magnetosheath der Erde. "Magnetosheath" ist eine Grenzschicht zwischen dem interplanetaren Raum und dem Erdmagnetfeld und zählt zu den turbulentesten Regionen im erdnahen Weltraum.
Die Messungen der vier MMS-Satelliten zeigten "Stretch-and-Fold"-Muster in den Magnetfeldern: "Wir entdeckten Regionen, in denen Magnetfelder durch Plasmaflüsse verstärkt werden, und andere, in denen die Felder schwächer und zurückgefaltet werden", wie IWF-Plasmaphysiker Zoltan und Erstautor der Studie, Zoltan Vörös, zusammenfasste. Das bestätige langjährige theoretische Vorhersagen und Simulationen. Laut Vörös seien diese Merkmale "noch nie zuvor so deutlich im Weltraum beobachtet" worden.
Die Erkenntnisse sollen dabei helfen, die Grundlagen der Energieumwandlung im Universum besser zu verstehen. Sie haben aber auch praktische Bedeutung: Das Wissen über turbulente Prozesse in der Erdmagnetosphäre kann dazu beitragen, das Weltraumwetter, das unsere Navigation, Kommunikation und Stromnetze beeinflusst, besser vorherzusagen. Zudem könnten die Ergebnisse dabei helfen, Plasmainstabilitäten in künftigen Fusionsreaktoren zu kontrollieren. Das wäre nicht zuletzt ein wichtiger Schritt am Weg zur Energiegewinnung aus Kernfusion.
Die Instrumente an Bord der MMS-Mission (gestartet 2015) messen Teilchen und Felder im Magnetfeld der Erde in höchster Auflösung und bis zu 100-mal schneller als alle bisherigen Missionen. Das IWF Graz ist der größte nicht-amerikanische Partner dieser Mission und hat entscheidendes technologisches Know-how beigesteuert.
(S E R V I C E - Z. Vörös, et al.: Turbulent dynamo in the terrestrial magnetosheath, Nature Communications, doi.org/10.1038/s41467-026-69469-y, 2026)
21.01.2020, Deutschland, Oldenburg: Die abnehmende Mondsichel während der blauen Stunde am Morgen über Oldenburg. Foto: Mohssen Assanimoghaddam/dpa +++ dpa-Bildfunk +++.
