Kann es in Sternen wie der Sonne zu Blitzen kommen?

Im Wikipedia-Artikel über Beleuchtung wird folgende Erklärung zum Elektrifizierungsprozess in Wolken gegeben:

Die Details des Ladevorgangs werden noch von Wissenschaftlern untersucht, aber es besteht allgemeine Übereinstimmung über einige der grundlegenden Konzepte der Gewitterelektrifizierung. Der Hauptladebereich in einem Gewitter tritt im zentralen Teil des Sturms auf, wo sich die Luft schnell nach oben bewegt (Aufwind) und die Temperaturen zwischen –15 und –25 ° C (5 bis –13 ° F) liegen. siehe Abbildung 1. In diesem Bereich erzeugt die Kombination aus Temperatur und schneller Aufwärtsbewegung der Luft eine Mischung aus unterkühlten Wolkentröpfchen (kleine Wassertröpfchen unter dem Gefrierpunkt), kleinen Eiskristallen und Graupel (weicher Hagel). Der Aufwind trägt die unterkühlten Wolkentröpfchen und sehr kleine Eiskristalle nach oben. Gleichzeitig neigt der wesentlich größere und dichtere Graupel zum Fallen oder Schweben in der aufsteigenden Luft.

Die Unterschiede in der Bewegung des Niederschlags führen zu Kollisionen. Wenn die aufsteigenden Eiskristalle mit Graupel kollidieren, werden die Eiskristalle positiv und der Graupel negativ geladen; siehe Abbildung 2. Der Aufwind trägt die positiv geladenen Eiskristalle nach oben zur Spitze der Gewitterwolke. Der größere und dichtere Graupel hängt entweder in der Mitte der Gewitterwolke oder fällt in Richtung des unteren Teils des Sturms.

Dieser Mechanismus scheint die Möglichkeit eines Blitzes in Abwesenheit einer kondensierten Phase (Flüssigkeitströpfchen/feste Kristalle) auszuschließen. Das lässt mich fragen, ob Blitze in Sternen, die heiß genug sind, um vollständig gasförmig zu sein, wie unsere Sonne, wirklich unmöglich sind? Oder könnte ein alternativer Mechanismus in einer solchen Umgebung einen Blitz erzeugen.

Selbst wenn es keine alternativen Mechanismen gibt, denke ich, dass sich Blitze zumindest in kleinen, kalten Sternen oder in alten Braunen Zwergen bilden könnten. Was wäre die Größe/Altersgrenze?

Siehe diesen reddit-Beitrag: reddit.com/r/askscience/comments/14eqro/…
Es gibt Braune Zwerge, von denen bekannt ist, dass sie Wasserwolken beherbergen. Unser Jupiter hat sie auch und ist berühmt dafür, Gewitter mit Blitzen zu haben, die sowohl im sichtbaren als auch im Radiobereich nachweisbar sind. Also für Braune Zwerge, warum nicht?
Braune Zwerge sind keine Sterne. Vermutlich soll sich der letzte Absatz sowohl auf kleine/kalte Sterne wie rote Zwerge als auch auf braune Zwerge beziehen?
Danke für die Klarstellung, @PeterMortensen . Ich bin kein englischer Muttersprachler, also rutsche ich manchmal auf solche Details. Ich werde es reparieren.

Antworten (2)

Sterne sind eigentlich nicht gasförmig, sie sind Plasmen, also stark ionisiert. Daher ist der gesamte Stern sehr leitfähig und entwickelt nicht so einfach die Spannungsdifferenz durch Reibung, die für Blitze wie den in unserer Atmosphäre erforderlich ist. Andererseits haben Sternatmosphären starke Magnetfelder, die sich wieder verbinden, und das verursacht starke Spannungsspitzen, die hochenergetische Elektronen erzeugen. Auf der Erde würden wir Ströme hochenergetischer Elektronen Blitze nennen, aber auf der Sonne nennen wir sie Eruptionen.

Ein wesentliches Merkmal des Blitzes ist der elektrische Durchschlag – ein Isolator (Luft) wird für eine Weile zum Leiter, im leitenden Kanal fließt für kurze Zeit ein relativ hoher Strom, dann hört er auf. Der leitende Kanal ist wieder ein Isolator.

Dafür braucht man

  1. isolierendes (dielektrisches) Medium und
  2. ein Mittel zur Erzeugung intensiver elektrischer Felder.

Bei genügend Temperatur und/oder Druck wird alles zum Leiter. Sie brauchen also einen ausreichend kühlen Stern (viel kühler als unsere Sonne). Die Sonne ist von ihrer Korona bis zum Zentrum elektrisch leitend.

Punkt 2 ist einfacher, da die Sonne (und mit etwas geringerer Sicherheit alle anderen Sterne, die rotieren und eine Konvektionszone haben) eine Art hydromagnetischen Dynamo betreiben . Diese Prozesse erzeugen zwar spektakuläre Ereignisse (magnetische Wiederverbindungen), aber sie sind keine Blitze im eigentlichen Sinne des Wortes, da sie in einem bereits leitenden Medium stattfinden.

Die kühleren Braunen Zwerge sowie Gasriesenplaneten haben Atmosphärenschichten, die ausreichend dielektrische sind. Nun, kein hydromagnetischer Dynamo unter diesen Bedingungen (er kann auch tief unten in den heißeren und dichteren Schichten laufen, aber keine Blitze aus den oben genannten Gründen). Einige der oberen Schichten sind kühl genug, um Wasser und andere Wolken zu beherbergen, was ihnen die richtigen Bedingungen gibt, um viele elektrische Ladungen räumlich zu trennen, genau wie unsere Gewitter .

Sowohl Jupiter als auch Saturn sind dafür bekannt, starke Gewitter zu beherbergen , die sowohl in Radiowellen als auch in sichtbarem Licht nachweisbar sind. Ich sehe keinen Grund, warum die gleichen Prozesse nicht in einem Braunen Zwerg ablaufen können, aber mir ist keine wissenschaftliche Forschung zu diesem Thema bekannt.

Ein weiterer möglicher Ort, der mir in den Sinn kommt, sind die Umschläge der Roten Riesen. Wahrscheinlich zu dünn (nahe Vakuum), und ich bin mir nicht sicher, ob sie kalt genug sind, um eine vollständige Ionisierung zu vermeiden, aber sie sind sicherlich heiß genug, um Wassertröpfchen auszuschließen. Ich stelle mir jedoch vor, dass Oxide und Karbide mit hohem Schmelzpunkt möglicherweise Staubkörner bilden und aufgeladen werden könnten.
Rote Riesen werfen eine weitere Reihe von Problemen auf. Erstens ist der Hülldruck ziemlich niedrig. Eine kürzlich gestellte Frage zu den Blitzen auf dem Mars ergab, dass die Dichte nicht ausreicht. Niederdruck ermöglicht Glimmentladung statt Funken. Und die einzige feste Materie in der Nähe eines Roten Riesen, die ich mir vorstellen kann, ist der Ruß um die Kohlenstoffsterne. Selbst ein Leiter (und ich bin mir nicht sicher, ob für die Elektrifizierung vom Gewittertyp die feste Phase auch ein Dielektrikum sein sollte). Karbide/Oxide mit hohem Schmelzpunkt erfordern noch schwerere Elemente, die erst bei der letzten Show an die Oberfläche kommen.
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