Quelle: NASA / Goddard Space Flight Center / Mara Johnson-Groh, 15. April 2026

Nun haben Beobachtungen der Parker Solar Probe der NASA neue Erkenntnisse darüber geliefert, wie solche magnetischen Ereignisse Teilchen auf gefährliche Geschwindigkeiten beschleunigen. Bei einem Vorbeiflug an der Sonne im Jahr 2022 flog die Parker Solar Probe zwischen der Sonne und dem Ort eines magnetischen Rekonnektionsereignisses im Sonnenwind vorbei – jenem kontinuierlichen Strom aus Teilchen und Magnetfeldern, den die Sonne aussendet. Da die sturmauslösenden Rekonnektionsereignisse in der schwer zugänglichen Sonnenatmosphäre stattfinden, bieten Ereignisse im Sonnenwind die Möglichkeit, direkte Messungen an Teilchen vorzunehmen, die durch magnetische Rekonnektion beschleunigt werden. Und genau das hat die Parker Solar Probe getan.

Die Parker Solar Probe beobachtete einen auf die Sonne gerichteten Teilchenstrahl aus Protonen und schweren Ionen – Elementen mit zusätzlichen Elektronen. Überraschenderweise ergab die Auswertung der Daten jedoch, dass Protonen und Ionen auf unterschiedliche Weise beschleunigt wurden. Theorien zur magnetischen Rekonnexion gehen davon aus, dass diese beiden Partikeltypen auf die gleiche Weise beschleunigt werden, doch die neuen Beobachtungen zeigten, dass die Protonen einen gestreuten Strahl bildeten, ähnlich dem einer Taschenlampe, während die schwereren Ionen wie ein Laserstrahl in einer geraden Linie ausgerichtet waren.

Die Ergebnisse, die am 31. März im Astrophysical Journal veröffentlicht wurden, werden Wissenschaftlern helfen, theoretische Modelle der magnetischen Rekonnexion zu verfeinern, um besser zu verstehen, wie Sonnenstürme entstehen.

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• Parker Solar Probe auf Delta IV Heavy

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Quelle: NASA, 18. Juli 2025

TRACERS wird untersuchen, wie das Weltraumwetter die Erde beeinflusst

Die Magnetosphäre der Erde schützt den Planeten vor dem ständigen Bombardement der Sonnenpartikel, dem so genannten Sonnenwind. Die magnetische Rekonnektion tritt auf, wenn der Sonnenwind mit der Magnetosphäre in Wechselwirkung tritt und bewirkt, dass sich die Magnetfeldlinien trennen und neu verbinden. Dadurch regnen Teilchen auf die Erdatmosphäre herab. Die Auswirkungen des Weltraumwetters können zu schönen Phänomenen wie dem Polarlicht führen, aber auch weltraumgestützte Infrastrukturen wie Satelliten und GPS-Systeme beeinträchtigen.
Durch die Platzierung der beiden TRACERS-Sonden in einer sonnensynchronen Umlaufbahn, so dass sie immer die Tagseite der Erde passieren, wird das Team Tausende von tagesseitigen Rückkopplungsereignissen sammeln. Da es sich um zwei Raumsonden handelt, können die Wissenschaftler durch den Vergleich der von den beiden Sonden gesammelten Daten beobachten, wie schnell sich der Prozess verändert und weiterentwickelt

Missionsübergreifende Zusammenarbeit

Das TRACERS-Missionsteam wird mit anderen Missionen zusammenarbeiten, die komplementäre Regionen und Prozesse untersuchen. Die MMS (Magnetospheric Multiscale Mission) der NASA untersucht die magnetische Rekonnexion aus dem Weltraum. Die TRACERS-Beobachtungen aus der niedrigen Erdumlaufbahn werden es den Wissenschaftlern ermöglichen, die Ergebnisse der beiden Missionen zu vergleichen.
Kürzlich gestartete Missionen wie PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) und EZIE (Electrojet Zeeman Imaging Explorer) der NASA befinden sich ebenfalls in einer niedrigen Erdumlaufbahn und untersuchen den Sonnenwind und die Wechselwirkungen in der Erdatmosphäre. Durch die Kombination der Beobachtungen von PUNCH, EZIE und TRACERS werden die Wissenschaftler in der Lage sein, ein umfassenderes Verständnis davon zu gewinnen, wie die Energie aus der Sonnenatmosphäre durch die Magnetosphäre und die Atmosphäre der Erde fließt.
TRACERS wird von David Miles an der Universität von Iowa geleitet und vom Southwest Research Institute in San Antonio, Texas, verwaltet. Das Heliophysics Explorers Program Office der NASA im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, beaufsichtigt das Projekt für die Heliophysik-Abteilung im NASA-Hauptquartier in Washington, D.C. Die Universität von Kalifornien, Los Angeles, und die Universität von Kalifornien, Berkeley, leiten Instrumente auf TRACERS, die Veränderungen im Magnetfeld und im elektrischen Feld untersuchen.

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• TRACERS – Missionen auf Falcon 9

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Quelle: NASA, 23. Juli 2025

Die TRACERS-Mission wird die magnetische Rekonnexion und ihre Auswirkungen in der Erdatmosphäre untersuchen. Magnetische Rekonnektion tritt auf, wenn Material von der Sonne mit dem Magnetfeld der Erde interagiert. Bei einer Rekonnexion können Sonnenwindteilchen, die normalerweise um unseren Planeten kreisen, mit hoher Geschwindigkeit direkt in unsere Atmosphäre geschossen werden.
Die TRACERS-Satelliten werden die magnetische Rekonnexion 3.000 Mal pro Jahr messen, damit die Wissenschaftler beobachten können, wie schnell sich die Rekonnexion verändert und entwickelt. Die Wissenschaftler hoffen, die Auswirkungen der Sonnenaktivität besser verstehen und sich darauf vorbereiten zu können, z. B. auf Störungen von Kommunikationssatelliten, GPS-Systemen und Stromnetzen auf der Erde.
Die Forscher werden die Daten anderer kürzlich gestarteter NASA-Missionen zur Erforschung der Sonne mit den Daten von TRACERS kombinieren, um besser zu verstehen, wie die Sonne die Magnetosphäre und Atmosphäre der Erde beeinflusst. Die NASA-Missionen PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) und EZIE (Electrojet Zeeman Imaging Explorer) starteten beide Anfang des Jahres. Bei der PUNCH-Mission handelt es sich um eine Konstellation von vier Kleinsatelliten, die 3D-Beobachtungen durchführen, um mehr über den Sonnenwind zu erfahren, während EZIE aus drei Kleinsatelliten besteht, die elektrische Ströme über dem Pol untersuchen.
Drei weitere von der NASA finanzierte Nutzlasten wurden mit TRACERS gestartet und in Betrieb genommen: der Kleinsatellit Athena EPIC (Economical Payload Integration Cost), das PExT (Polylingual Experimental Terminal), das vom NASA-Programm für Weltraumkommunikation und Navigation in Zusammenarbeit mit dem Johns Hopkins Applied Physics Laboratory verwaltet wird, und der REAL (Relativistic Electron Atmospheric Loss) CubeSat.
Das vom Langley Research Center der NASA in Hampton, Virginia, geleitete Athena EPIC soll einen innovativen, konfigurierbaren Weg aufzeigen, um Fernerkundungsinstrumente schneller und kostengünstiger in die Umlaufbahn zu bringen.
Die Technologiedemonstration PExT (Polylingual Experimental Terminal), die vom SCaN-Programm (Space Communications and Navigation) der NASA in Zusammenarbeit mit dem John Hopkins Applied Physics Laboratory geleitet wird, wird eine neue Technologie vorstellen, die es ermöglicht, zwischen Kommunikationsnetzen im Weltraum zu wechseln, so wie Mobiltelefone zwischen Anbietern auf der Erde wechseln.
Der vom Dartmouth College in Hanover, New Hampshire, geleitete REAL CubeSat schließlich wird den Weltraum als Labor nutzen, um zu verstehen, wie hochenergetische Partikel innerhalb der die Erde umgebenden Strahlungsbänder auf natürliche Weise in die Atmosphäre gestreut werden, und so die Entwicklung von Methoden zur Entfernung dieser schädlichen Partikel unterstützen, um Satelliten und die von ihnen unterstützten wichtigen Bodensysteme besser zu schützen.
Die Mission wird von David Miles von der University of Iowa geleitet und vom Southwest Research Institute in San Antonio unterstützt. Das Heliophysics Explorers Program Office der NASA im Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, leitet die Mission für die Heliophysics Division der NASA-Zentrale in Washington. Die Universität von Iowa, das Southwest Research Institute, die Universität von Kalifornien, Los Angeles, und die Universität von Kalifornien, Berkeley, leiten alle Instrumente auf TRACERS, die Veränderungen im Magnetfeld und im elektrischen Feld der Erde untersuchen werden. Das Launch Services Program der NASA, das im Kennedy Space Center in Florida angesiedelt ist, verwaltet den Venture-Class Acquisition of Dedicated and Rideshare-Vertrag.

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• TRACERS – Missionen auf Falcon 9

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Quelle: DESY 5. Oktober 2023.

5. Oktober 2023 – Mit dem H.E.S.S.-Observatorium in Namibia hat ein internationales Forschungsteam die bislang energiereichsten Gammastrahlen von einem Pulsar entdeckt, einem ausgebrannten, toten Stern. Die registrierte Strahlung hat rund zehn Billionen Mal so viel Energie wie sichtbares Licht. Die Beobachtung lässt sich nur schwer mit der gängigen Theorie zur Erzeugung solcher gepulsten Gammastrahlung vereinbaren, wie das internationale Team in der Zeitschrift „Nature Astronomy“ berichtet.

Pulsare sind die übrig gebliebenen Reste von Sternen, die spektakulär in einer Supernova explodiert sind. Die Explosion hinterlässt einen winzigen, toten Stern mit einem Durchmesser von nur etwa 20 Kilometern, der extrem schnell rotiert und mit einem enormen Magnetfeld ausgestattet ist. „Diese toten Sterne bestehen fast ausschließlich aus Neutronen und sind unglaublich dicht: Ein Teelöffel ihres Materials wiegt mehr als fünf Milliarden Tonnen, was etwa dem 900-fachen Gewicht der Großen Pyramide von Gizeh entspricht“, erklärt H.E.S.S.-Wissenschaftlerin Emma de Oña Wilhelmi von DESY, Mitautorin der Veröffentlichung.

Wie eine Art kosmische Leuchttürme senden Pulsare kreisende Strahlen ins All. Wenn ihr Strahl über unser Sonnensystem hinwegfegt, sehen wir in regelmäßigen Abständen Strahlungsblitze. Diese Blitze lassen sich bei zahlreichen Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums beobachten, von den Radiowellen bis zur Gammastrahlung. Nach der gängigen Theorie stammt die Strahlung von schnellen Elektronen, die von den starken Magnetfeldern des Pulsars beschleunigt und abgelenkt werden. Die Elektronen bewegen sich dabei von der Oberfläche des Pulsars nach außen bis zum Rand seiner Magnetosphäre. „Auf ihrer Reise nach außen nehmen die Elektronen Energie auf und setzen sie in Form der beobachteten Strahlung frei“, sagt Ko-Autor Bronek Rudak vom Astronomischen Zentrum Nikolaus Kopernikus (CAMK PAN) in Polen. Der Bereich, in dem dies geschieht, wird Lichtzylinder genannt.

Der Vela-Pulsar befindet sich am Südhimmel im Sternbild Vela (Segel des Schiffes). Er ist der hellste Pulsar im Radioband des elektromagnetischen Spektrums und die hellste anhaltende Quelle kosmischer Gammastrahlung im Giga-Elektronenvolt-Bereich. Er rotiert etwa elfmal pro Sekunde. Oberhalb einiger Giga-Elektronenvolt (GeV) endet seine Strahlung jedoch abrupt, vermutlich weil die Elektronen das Ende der Magnetosphäre des Pulsars erreichen und aus ihr entweichen.

Doch wie sich nun herausstellte, ist das noch nicht alles: H.E.S.S. hat eine neue Komponente der Strahlung bei noch höheren Energien registriert. Diese kosmischen Gammaquanten besaßen eine Energie von bis zu 20 Tera-Elektronenvolt (TeV). „Das ist etwa 200 Mal energiereicher als sämtliche Strahlung, die bisher von diesem Objekt gemessen wurde“, sagt Ko-Autor Christo Venter von der North-West University in Südafrika. Diese neu entdeckte Komponente tritt synchron zur Strahlung im GeV-Bereich auf. Um diese enormen Energien zu erreichen, müssten die Elektronen jedoch stärker beschleunigt werden als dies eigentlich in der Magnetosphäre möglich ist. Und dabei muss der Rhythmus der Emission intakt bleiben.

„Dieses Ergebnis stellt unser bisheriges Wissen über Pulsare in Frage und erfordert ein Überdenken der Theorie von der Funktionsweise dieser natürlichen Beschleuniger“, sagt Arache Djannati-Atai vom Astroteilchen- und Kosmologie-Labor APC in Frankreich, der die Forschung geleitet hat. „Das traditionelle Schema, wonach die Teilchen entlang der Magnetfeldlinien innerhalb oder leicht außerhalb der Magnetosphäre beschleunigt werden, kann unsere Beobachtungen nicht ausreichend erklären. Vielleicht sind wir Zeugen der Beschleunigung von Teilchen durch die sogenannte magnetische Rekonnexion jenseits des Lichtzylinders, bei dem das Rotationsmuster noch irgendwie erhalten bleibt? Aber selbst dieses Szenario tut sich schwer mit der Erzeugung solch extrem energiereicher Strahlung.“ Die Theoretikerinnen und Theoretiker müssen daher neue Modelle entwickeln.

Wie auch immer die Erzeugung der Strahlung abläuft, hält der Vela-Pulsar neben anderen Superlativen nun offiziell den Rekord als Pulsar mit der energiereichsten Gammastrahlung, die bislang von einem solchen Objekt entdeckt worden ist. „Diese Entdeckung öffnet ein neues Beobachtungsfenster für die Entdeckung anderer Pulsare im Bereich von einigen Dutzend Tera-Elektronenvolt mit aktuellen und zukünftigen empfindlicheren Gammateleskopen und ebnet damit den Weg für ein besseres Verständnis der extremen Beschleunigungsprozesse in stark magnetisierten astrophysikalischen Objekten“, sagt Djannati-Atai.

Über H.E.S.S.
Das High Energy Stereoscopy System (H.E.S.S.) ist eine Anordnung von fünf abbildenden atmosphärischen Cherenkov-Teleskopen zur Untersuchung kosmischer Gammastrahlen. Das Observatorium wird im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit betrieben. Die Teleskope befinden sich in Namibia, in der Nähe des Gamsbergs, in einer Region, die für ihre hervorragenden optischen Eigenschaften bekannt ist. Vier H.E.S.S.-Teleskope wurden 2002/2003 in Betrieb genommen, das wesentlich größere fünfte Teleskop mit der Bezeichnung H.E.S.S. II ist seit Juli 2012 in Betrieb und erweitert die Energieabdeckung in Richtung niedrigerer Energien und verbessert die Empfindlichkeit weiter. Mehr als 230 Forschende aus 41 Instituten in 15 verschiedenen Ländern sind an H.E.S.S. beteiligt.

Über DESY
Das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY zählt mit seinen Standorten in Hamburg und Zeuthen zu den weltweit führenden Zentren in der Forschung an und mit Teilchenbeschleunigern. Die Mission des Forschungszentrums ist die Entschlüsselung von Struktur und Funktion der Materie, als Basis zur Lösung der großen Fragen und drängenden Herausforderungen von Wissenschaft, Gesellschaft und Wirtschaft. Dafür entwickelt, baut und betreibt DESY modernste Beschleuniger- und Experimentieranlagen für die Forschung mit hochbrillantem Röntgenlicht und unterhält internationale Kooperationen in der Teilchen- und Astroteilchenphysik und in der Forschung mit Photonen. DESY ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der größten Wissenschaftsorganisation Deutschlands, und wird zu 90 Prozent vom Bundesministerium für Bildung und Forschung und zu 10 Prozent von den Ländern Hamburg und Brandenburg finanziert.

Originalveröffentlichung
Discovery of a Radiation Component from the Vela Pulsar Reaching 20 Teraelectronvolts; The H.E.S.S. collaboration; „Nature Astronomy“, 2023; DOI: 10.1038/s41550-023-02052-3, https://www.nature.com/articles/s41550-023-02052-3.

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• Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren
• Neutronensterne, Pulsare, Magnetare

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