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Sonnenforschung : Energie aus kleinsten Gaskissen

  • -Aktualisiert am

Kollision zweier Sonnenflecken, von denen einer gerade als magnetischer Wirbel entstanden ist Bild: Jaxa/Nasa

Verwirbelte Magnetfelder heizen die Korona der Sonne auf. Ein möglicher Grund dafür: Das auf kleinen räumlichen Skalen verwirbelte Magnetfeld ist so instabil, dass es immer wieder zu magnetischen „Kurzschlüssen“ kommt.

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          Lange haben die Astronomen darüber gerätselt, welcher Prozess die dünne, nur bei totalen Sonnenfinsternissen direkt sichtbare Korona - die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre - auf Temperaturen von mehr als einer Million Grad aufheizt. Die detailreichen Bilder, die der japanische Sonnenforschungssatellit Hinode („Sonnenaufgang“) inzwischen zur Erde übermittelt hat, zeigen die Vorgänge an und über der Sonnenoberfläche so deutlich, dass dieses Geheimnis nun endgültig aufgeklärt werden kann.

          Der Satellit, der im vergangenen September mit drei Instrumenten an Bord auf eine polare Umlaufbahn um die Erde gebracht wurde, beobachtet die Sonne simultan im Bereich des sichtbaren Lichtes, der harten oder kurzwelligen Ultraviolettstrahlung und der Röntgenstrahlung. Mit seinen hochauflösenden Teleskopen liefert er von der Oberfläche der Sonne sowie von den angrenzenden Schichten Bilder, auf denen noch Einzelheiten bis herab zu 175 Kilometer Durchmesser zu erkennen sind. Der Durchmesser der Sonne beträgt 1,4 Millionen Kilometer.

          Verwirbelte Feldstrukturen treten klar hervor

          Die Aufnahmen zeigen zum ersten Mal bislang unentdeckt gebliebene kleinste Granulen - heiße Gaskissen, die sich an der Oberfläche abkühlen und wieder nach unten sinken. Da das Gas mit einer Temperatur von etwa 5500 Grad extrem heiß und daher elektrisch leitfähig ist, sorgt diese ständige Konvektionsströmung für ein „magnetisches Chaos“ an der Oberfläche. Immer wieder kommt es zu Verwirbelungen der vor allem im Bereich der Sonnenflecken aus der Sonnenoberfläche austretenden Magnetfelder.

          Das heiße Gas der darüberliegenden Sonnenatmosphäre strömt an diesen Magnetfeldern entlang und wird von ihnen eingeschlossen. In den ebenfalls mit hoher Auflösung aufgenommenen Ultraviolett- und Röntgenbildern des Satelliten treten die verwirbelten Feldstrukturen klar hervor. Dadurch lassen sie sich in ihrer räumlichen und zeitlichen Veränderung untersuchen.

          Magnetische „Kurzschlüsse“

          Die Forscher haben jetzt mit den Bildern einen möglichen Lösungsansatz zur Erklärung der Koronaheizung bestätigt. Danach erweist sich das auf kleinen räumlichen Skalen verwirbelte Magnetfeld als so instabil, dass es immer wieder zu magnetischen „Kurzschlüssen“ kommt, die das Feld glätten und dabei große Mengen an Energie freisetzen, die dann für die Aufheizung der Koronagase zur Verfügung steht. In Zonen besonderer magnetischer Spannung können solche kleineren Umstrukturierungen des Magnetfeldes auch die bekannten Flare-Ereignisse auslösen, bei denen große Mengen hochenergetischer Teilchen zusammen mit extremer Röntgenstrahlung produziert werden.

          Von der weiteren Beobachtung und Auswertung dieser Prozesse in den unteren Schichten der Sonnenatmosphäre versprechen sich die Forscher wichtige Rückschlüsse auf das Verständnis des sogenannten Weltraumwetters. Heftige Sonnenflares führen immer wieder zu den berüchtigten Sonnenstürmen, die empfindliche Satelliten, Navigations- und Kommunikationssysteme sowie Überlandleitungen empfindlich stören. Ihre Früherkennung könnte zunehmend auch zu einer Minimierung der Schäden beitragen.

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