News | 17.08.2009 | Drucken | Teilen

Sonnenkorona

Hitzig wegen Nanoflares

Die Sonnenoberfläche ist schon enorm heiß, aber der sie umrundende Kranz aus verdünntem Gas - die Korona - ist noch viel, viel heißer. Wie das angehen kann, zeigen nun Beobachtungen mit dem Röntgensatellit Hinode.
Sonnenfinsternis im All
© NASA / JAXA
© NASA / JAXA
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Wo immer eine totale Sonnenfinsternis stattfindet, sie treibt Millionen von Menschen auf die Straßen und zieht Scharen von "Eclipse-Touristen" aus aller Welt an. So auch kürzlich bei der längsten Verdunkelung dieses Jahrhunderts in Indien, China und Teilen des Pazifiks. Was viele während der Totalität bestaunten – der zarte Strahlenkranz der Sonne, der nur zu Tage tritt, wenn die helle Scheibe verdunkelt ist –, gab den Forschern 60 Jahre lang Rätsel auf.

Denn 1939 erkannte Walter Grotrian am Astrophysikalischen Observatorium in Potsdam, dass dessen Spektrum nur zu erklären war, wenn die Temperatur des fein verteilten Gases rund eine Million Grad beträgt – eher so viel wie im Zentrum des Glutballs denn an seiner Oberfläche. Hier ist die Sonne nur 5600 Grad heiß, es muss also irgendeinen Prozess geben, der die Korona auf diesen enormen Wert erhitzen kann.

© NASA
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Generationen von Sonnenphysikern zerbrachen sich die Köpfe, was da vonstattengeht. Handelt es sich um eine stetige Heizung, also beispielsweise Stoßwellen, die permanent durch das ionisierte Gas laufen und dabei Energie abgeben? Oder sind einzelne Ereignisse wie Protuberanzen schuld? In den vergangenen Jahrzehnten waren die Astronomen mit einer internationalen Flotte von Weltraumteleskopen am Werk, und die Anzeichen häuften sich, dass Modelle, die eine ständige Energiezufuhr annahmen, die neuen Beobachtungen in immer weniger befriedigendem Maße erklären konnten.

"Zum ersten Mal konnten wir zehn Millionen Grad heißes Plasma nachweisen, das nur auf die gepulsten Energieausbrüche von Nanoflares zurückgehen kann."
(James Klimchuk)
James Klimchuk, Sonnenphysiker am Goddard Spaceflight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, hatte seit einer Weile so genannte Nanoflares im Verdacht. Er und sein Team konnten mit Computermodellen zeigen, dass eine große Menge dieser kleinen Energieausbrüche, bei denen Magnetfeldlinien der Sonne umgeordnet werden, in der Lage ist, die Temperaturen und ihre Verteilung in der Korona zu erklären. Demzufolge gehen die eindrucksvollen koronalen Bögen aus heißem Plasma auf Stränge von Magnetfeldlinien zurück, in denen durch ein Trommelfeuer aus Nanoflares das Gas auf bis zu zehn Millionen Grad erhitzt wird. Solche Spitzenwerte wurden bislang jedoch noch nicht gemessen.

© NASA
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Im November 2006, gegen Ende des vorigen Elfjahreszyklus, nahm der japanische Satellit Hinode im Röntgenbereich eine große aktive Region auf. Die Temperatur des heißen Gases erreicht dort bis zu zehn Millionen Grad.
Den Nachweis lieferte nun der vor drei Jahren gestartete Hinode, ein Röntgen- und UV-Satellit der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA. Er war erstmals in der Lage, mit seinen verschiedenen Instrumenten die Zonen mit unterschiedlicher Temperatur innerhalb der aktiven Regionen der Korona mit genügend hoher Empfindlichkeit zu vermessen. Die Daten zeigen zum ersten Mal Plasma mit den vorhergesagten zehn Millionen Grad – und das über weite Strecken. "Diese Temperatur kann nur von Nanoflares produziert werden", erklärt Klimchuk. "Die Wärme wird von dem stärker verdünnten, heißeren Gas dann an dichteres abgegeben, das die seit Langem beobachteten Temperaturen um eine Million Grad erreicht", so der Wissenschaftler weiter.

© NASA / Reale et al. 2009
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Auch wenn der Nachweis des heißen Plasmas so lange auf sich warten ließ, zeigen sich doch schon seit geraumer Zeit seine Auswirkungen auf die Erdatmosphäre. Denn die von ihm ausgehende Röntgen- und UV-Strahlung wird von der Erdatmosphäre absorbiert, sie erwärmt sich, dehnt sich aus und führt zu einem merklichen Luftwiderstand für Weltraummüll, aber auch für Satelliten, deren Bahn wieder angehoben werden muss. Zudem wird die Ausbreitung von Radiowellen in der Ionosphäre gestört, was zu Beeinträchtigungen bei der Kommunikation und bei Navigationssystemen führen kann. Die neuen Erkenntnisse werden dazu beitragen, solche Effekte künftig vorhersagen und Gegenmaßnahmen ergreifen zu können.
© Spektrum.de

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