04.08.2004 · Unsere Sonne gibt den Wissenschaftlern immer noch zahlreiche Rätsel auf. Jetzt hat eine Forschergruppe die Rolle akustischer Reize im solaren Kraftwerk entdeckt.
© Institutet för Solfysik/Lockheed Martin
Magnetische Bögen verbinden einzelne Sonnenflecken
Dramatische Ereignisse spielen sich in der untersten Zone der Sonnenatmosphäre, der sogenannten Chromosphäre, ab. Dort bewegen sich riesige Gasmassen nach Gesetzen, die man zwar im Prinzip versteht, aber nur schwer mit dem Geschehen in Verbindung bringen kann. Denn die Magnetfelder der Sonne wirken sich auf mannigfache Weise aus. Sie sind beispielsweise besonders stark im Bereich der dunklen - weil vergleichsweise kühlen - Sonnenflecken. Davon sind in dem hier gezeigten, außerordentlich eindrucksvollen Bild, das mit dem Schwedischen 1-Meter-Sonnenteleskop (SST) auf der Kanareninsel La Palma aufgenommen worden ist, oben links einige zu sehen. Sie sind durch riesige magnetische Bögen verbunden.
Bei den Strukturen, die die rechte Bildhälfte dominieren, handelt es sich um Spikulen - "borstenartige" Gasströme, die von der Oberfläche der Sonne nach oben schießen. Mit Geschwindigkeit bis zu 80.000 Kilometern pro Stunde stoßen sie innerhalb von knapp fünf Minuten bis in 5000 Kilometer Höhe in die solare Korona vor. Zu jeder Zeit treten in der Chromosphäre mehr als 100.000 Spikulen auf. Trotz dieser Häufigkeit sind sie wegen ihrer kurzen Lebensdauer und ihrer für solare Verhältnisse geringen Größe schwer zu beobachten. Ihr Durchmesser beträgt etwa 500 Kilometer. Das ist nur wenig mehr als das Auflösungsvermögen der besten Fotos der Sonne - zu denen auch das hier abgebildete gehört -, das bei etwa 130 Kilometern liegt. Deshalb wußten die Astronomen bislang nicht, wie die Spikulen, die man seit 1877 kennt, eigentlich entstehen. Man vermutete einen Zusammenhang mit den Magnetfeldern.
Auswirkung akustischer Wellen
Die eigentliche Erklärung hat jetzt eine Gruppe von Forschern der University of Sheffield und der Lockheed Martin Space Systems Company in Sunnyvale (Kalifornien) gefunden. Durch die Auswertung von Fotos des SST sowie Daten zweier Satelliten - Soho ("Solar and Heliospheric Observatory") und Trace ("Transition Region and Coronal Explorer") - und mit zusätzlichen Modellrechnungen entdeckten sie, daß akustische Wellen für die Spikulen verantwortlich sind. Auf die Spur brachte die Forscher die Entdeckung, daß die Gasjets oft an ein und derselben Stelle periodisch alle fünf Minuten entstehen und daß die Periode der akustischen Wellen an der Oberfläche der Sonne ebenfalls fünf Minuten beträgt.
Normalerweise werden diese Wellen gedämpft und können deshalb nicht in die Atmosphäre des Himmelskörpers gelangen. Doch unter gewissen Bedingungen durchdringen sie die Zone, in der die Abschwächung üblicherweise erfolgt, und erzeugen in der Atmosphäre Stoßfronten, die Materie mit nach oben reißen. Auf diesem Wege lassen sie die Spikulen entstehen.
Auftauchen der Jets nun berechenbar
Mit den Modellen waren die Forscher in der Lage, recht verläßlich zu berechnen, wann solche Gasjets zu sehen sein würden. Die Beobachtungen mit dem schwedischen Sonnenteleskop und Trace haben die Rechenergebnisse bestätigt. Es zeigte sich, daß die Spikulen mehr als hundertmal soviel Masse in die solare Korona befördern, als für den dort entstehenden Sonnenwind erforderlich sind.
Das hier gezeigte - nachträglich eingefärbte - Foto wurde im sogenannten H-Alpha-Licht aufgenommen, das von Wasserstoffatomen erzeugt wird. Dieses Licht stammt hauptsächlich aus der Chromosphäre der Sonne. Die Wissenschaftler verwendeten außerdem ein Filter, das nur die ein wenig ins Blaue verschobenen Anteile des H-Alpha-Lichts erkennen läßt und somit die Strukturen in der solaren Atmosphäre, die sich nach oben und auf die Erde zubewegen. Dadurch treten die Spikulen besonders deutlich zutage.
