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Schilde hoch!

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Wenn Sie jemals Star Trek gesehen haben, wissen Sie, wie wichtig ein Schutzschild ist. Wenn ein Stern explodiert oder ein Klingonen-Raumschiff aus der Dunkelheit auftaucht, ruft der Captain zwei Worte, "Schilde hoch!" und alles ist gut. Verlassen Sie Ihr Haus also niemals ohne ein Deflektor Schild, denn eine Brise von interstellaren Helium Atomen, fegt durch das Sonnensystem.

Doch ob Sie es glauben oder nicht, aber unser Sonnensystem hat ein Deflektor Schild. Es handelt sich dabei um eine gigantische, magnetische Blase, genannt "die Heliosphäre". Sie ist Teil des Magnetfelds der Sonne. Niemand kennt die genaue Größe der Heliosphäre, aber sie ist größer als der Orbit von Pluto. Alle neun Planeten befinden sich in ihr.

Die Heliosphäre ist wichtig für das Leben auf unserem Planeten. Vor ein paar Millionen Jahren zum Beispiel, driftete ein Cluster aus massiven Sternen durch die Milchstraße, die einer nach dem anderen, wie Popcorn, explodierten. Die kosmische Strahlung von den Explosionen wurde zum größten Teil abgelenkt und ersparte dadurch frühen Lebensformen ein Strahlungsbad.

Aber die Blase ist nicht perfekt. Tatsache ist, "sie ist löchrig", sagt Weltraumwissenschaftler Eberhard Moebius von der University of New Hampshire. "Einige Dinge durchdringen sie." (Dies geschieht auch bei Star Trek. Wenn die Schilder eines Schiffes undurchdringbar wären, gäbe es niemals spannende Momente.)

Nehmen Sie zum Beispiel kosmische Strahlen. Dies sind Fragmente von Atomen, die durch Supernova Explosionen zerbrochen und auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die Heliosphäre lenkt ca. 90% von ihnen ab; der Rest, die stärksten 10%, dringen in das innere Sonnensystem vor.

Die Blase ist für Teilchen ohne elektrische Ladung sogar noch verletzlicher. Magnetfelder können geladene Partikel, wie die kosmische Strahlung, ablenken, aber nicht neutrale Atome und Moleküle oder Stückchen aus Staub oder Felsen. Die Blase ist wie eine offene Tür für sie.

Ein Strom von neutralen Heliumatomen - "eine interstellare Brise", sagt Moebius - fliegt gerade jetzt in das Sonnensystem. "Sie kommt aus Richtung des Sternbildes Sagittarius (Schütze). Weil die Atome in dem Strom ungeladen sind, kann die magnetische Blase sie nicht aufhalten."

Diesen Strom zu untersuchen ist wichtig, weil es uns eine Menge über die Heliosphäre zeigen kann – Wie groß ist sie? Wie löchrig ist sie? Es kann uns auch etwas über das interstellare "Zeugs" leeren, das dort draußen lauert, sagt Moebius.

Der Strom, entdeckt vor 30 Jahren, wird aktiv von einer Flotte, bestehend aus NASA und ESA Raumschiffen, beobachtet: SOHO, EUVE, ACE und, speziell, Ulysses. Jedes misst etwas anderes. EUVE zum Beispiel, kann ultraviolettes Sonnenlicht, dass von dem Strom zerstreut wird, messen, während Ulysses den Strom selber untersucht, und dabei Atome direkt aus dem Strom auffängt.

Viele Jahre lang, waren die physikalischen Merkmale des Stroms nur vage bekannt. "Aber die Möglichkeiten die wir jetzt haben den Strom, mit diesen modernen Raumschiffen genauer zu untersuchen, macht einen großen Unterschied" sagt Moebius. Kürzlich leitete er ein Forschungsteam am "International Space Science Institute" in der Schweiz; mit Daten von den Raumschiffen waren sie in der Lage die Temperatur, Dichte und Geschwindigkeit des Stroms genau zu bestimmen:

Seine Temperatur, 6000 Grad Celsius, ist fast die Gleiche wie die Oberflächentemperatur der Sonne. Ein Raumschiff, das durch den Strom fliegt, würde nicht schmelzen oder die Hitze überhaupt bemerken.

Das Gas im Strom ist extrem dünn, erklärt Moebius. "Es enthält nur 0.015 Helium Atome pro Kubikzentimeter." Zum Vergleich dazu ist die Erdatmosphäre auf Meereshöhe 1000-mal eine Billion mal eine Billion (1021) mal dichter. Die Geschwindigkeit des Stroms beträgt 26 km/s.

Diese Zahlen bestätigen, was Astronomen lange vermutet haben. Das Sonnensystem kollidiert mit einer beträchtlichen interstellaren Wolke.

Die meisten Leute denken, dass der Weltraum leer ist, aber er ist es nicht. Die "Lücke" zwischen den Sternen ist gefüllt mit Wolken aus Gas. Wolken auf der Erde dehnen sich einige Kilometer weit aus. Wolken im Weltraum dehnen sich Lichtjahre weit aus. Sie erscheinen von Tintenschwarz und kalt bis hin zu farbig und glühend heiß. Sterne werden in Wolken geboren und sie erzeugen noch mehr Wolken, wenn sie sterben. Interstellare Wolken sind überall, so dass es keinen Überraschung ist, dass das Sonnensystem auf eine trifft.

Die Frage ist, welche Art von Wolke?

Diese Wolke, wie die meisten Dinge im Universum, besteht hauptsächlich aus Wasserstoff. Wir wissen das, weil Wasserstoff bestimmte Farben aus dem Licht von nahen Sternen absorbiert. Astronomen benutzen diesen Absorptionseffekt, um den Umriss der Wolken zu bestimmen: sie ist mehrere Lichtjahre breit und hat eine zackige Kante.

Der reichlich vorhandene Wasserstoff in der Wolke kann dir Heliosphäre nicht einfach durchdringen, weil die Wasserstoff Atome in der Wolke, durch die interstellare, ultraviolette Strahlung, ionisiert sind. Wie die kosmische Strahlung sind die Wasserstoff Atome geladen und werden daher aufgehalten. Helium Atome, auf der anderen Seite, sind zum größten Teil neutral, wodurch sie in das Sonnensystem eindringen.

Auch wenn Helium nur ein kleiner Bestandteil der Wolke ist, zeigt es den Wissenschaftlern wie das Ganze aussieht. Die Temperatur der Wolke beträgt 6000 Grad Celsius, dieselbe wie auch der Helium Strom. Ihre Geschwindigkeit, 26 km/s, ist ebenfalls die Gleiche. Wenn die Wolke eine kosmische Standardmischung aus Wasserstoff und Helium enthält - eine wahrscheinliche Annahme - dann muss ihre globale Dichte 0.264 Atome pro Kubikzentimeter betragen.

Diese Zahlen sind wichtig. Sie sind ausschlaggebend für die Größe und "Dichtigkeit" der Heliosphäre. Die Blase wird von innen, durch den Sonnenwind aufgeblasen und von außen durch die Wolke zusammengepresst. Es ist ein Balanceakt. Wenn der Druck der Wolke (eine Funktion von Temperatur, Dichte und Geschwindigkeit) zu hoch ist, schlägt sie den Sonnenwind und verkleinert die Wolke, und schwächt damit unsere Abwehr gegen kosmische Strahlen.

In einigen tausend Jahren nehmen einige Forscher an, wird der Sonnenwind die Wolke vollständig passieren und ein Tiefdruckgebiet aufbauen, dass durch die Supernovae vor einigen Millionen Jahren weggefegt wurde. Die Heliosphäre wird sich ausdehnen und einen verbesserten Schutz gegen kosmische Strahlen bieten.

Quelle: Science@NASA

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