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Sonnenphysik: Im Höllenfeuer unserer Sonne

Die NASA-Sonde Parker Solar Probe soll grundlegende Fragen der Sonnenphysik klären und sich dazu unserem Zentralgestirn bis auf wenige Millionen Kilometer annähern. Damit dringt sie in einen Bereich des sonnennahen Weltraums vor, der noch nie vor Ort erforscht wurde.
Parker Solar Probe

Noch nie ist eine menschengemachte Sonde unserem Zentralgestirn so nahe gekommen: Die Parker Solar Probe der NASA soll sich nach ihrem Start am 4. August 2018 nach einer Reihe von Vorbeiflügen an der Venus im Jahr 2025 der Sonnenoberfläche bis auf sechs Millionen Kilometer annähern. Die ursprünglich als »Solar Probe Plus« bezeichnete Raumsonde wurde am 31. Mai 2017 zu Ehren des Wissenschaftlers Eugene Newman Parker (geb. 1927) in »Parker Solar Probe« umbenannt. Parker leitete Ende der 1950er Jahre die theoretischen Grundlagen der Entstehung des von ihm so genannten Sonnenwinds ab, ein von der Sonne ausgehender kontinuierlicher Strom elek­trisch geladener Teilchen. Er erklärte ihn als ein magnetisiertes Plasma, dessen physikalische Prozesse auch energiereiche Teilchenstrahlung im Weltraum erzeugen können. Entdeckt hatte den Sonnenwind schon im Jahr 1951 der deutsche Astrophysiker Ludwig Biermann (1907 – 1986) anhand der Beobachtung des Verhaltens von Kometenschweifen.

Die bisher engsten Annäherungen an die Sonne gelangen den beiden deutsch-amerikanischen Helios-Raumson­den in den 1970er Jahren …

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Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Dunkle Kometen: Geisterfahrer im Sonnensystem

Eine kleine Gruppe von Himmelsobjekten sorgt für Rätselraten unter Fachleuten: Obwohl die Brocken keinen Schweif aus Gas und Staub aufweisen, bewegen sie sich wie Kometen. Was treibt diese Dunklen Kometen an? Könnten sie sogar Hinweise auf den Ursprung des Wassers auf der Erde liefern? Weitere Themen in dieser Ausgabe: Die Ökologin Katja Tielbörger und der Molekularbiologe Detlef Weigel diskutieren darüber, wie ein Kompromiss zur Neuregelung der Grünen Gentechnik aussehen könnte. Sie sind sich einig: Man muss das gesamte System betrachten. Angesichts des Internationalen Jahres der Quantenphysik gehen wir der Frage nach, warum selbst Physiker die Quantenmechanik nicht verstehen – und was ihre Formeln über die Wirklichkeit aussagen. Außerdem stellen wir Ihnen vor, was Mikrofossilien über die Zeitgenossen der Dinosaurier verraten, und wir präsentieren Ihnen die Farbenpracht des altägyptischen Tempels von Esna. Fünf Jahre arbeiteten Restauratoren an der Rekonstruktion. Das Ergebnis ist spektakulär.

Sterne und Weltraum – Urknall: Der Anfang von allem?

Der Urknall gilt als Ursprung unseres Universums – Dunkle Materie und Dunkle Energie bestimmen die kosmische Dynamik, bleiben aber rätselhafte Platzhalter. Immer mehr Forschende zweifeln am Standardmodell und fordern neue Erklärungen. Wir zeigen Ihnen im ersten Teil des zweiteiligen Beitrags Befunde, die das kosmologische Standardmodell stützen. Um die Erde wird es eng – unser Artikel über Weltraumschrott informiert über die rasant wachsende Zahl an Objekten im erdnahen Raum. Sie führen immer häufiger dazu, dass Raumfahrzeuge ausweichen müssen. Lässt sich das noch handhaben, oder werden bestimmte Umlaufbahnen für die Raumfahrt zukünftig unbrauchbar? Darüber hinaus: Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone, Details zum größten Sonnensturm der letzten 15 000 Jahre, den ältesten Festkörpern in unserem Sonnensystem und der ersten chinesischen Mission zur Beprobung eines Asteroiden.

  • Literaturhinweise

Biermann, L.: Kometenschweife und Korpuskularstrahlung. In: Zeitschrift für Astrophysik 29, S. 274 – 286, 1951

Biermann, L.: Neuere Entwicklungen unserer Kenntnis der Kometen. In: Sterne und Weltraum 1/1974, S. 9 – 15

Bothmer, V. et al.: The Sun as the Prime Source of Space Weather. In: Space Weather – Physics and Effects, Bothmer, V. und Daglis, Y. (Hg.), Springer 2007

Fox, N. J. et al.: The Solar Probe Plus Mission: Humanity’s First Visit to Our Star. In: Space Science Reviews, DOI 10.1007/s11214-015-0211-6, 2015

Parker, E. N.: Dynamics of the Interplanetary Gas and Magnetic Fields. In: The Astrophysical Journal 128, S. 664 – 676, 1958

Royal Academy of Engineering, Extreme Space Weather, 2013.

Venzmer, M. S., Bothmer, V.: Solar-wind Predictions for the Parker Solar Probe Orbit – Near-Sun Extrapolations Derived from an Empirical Solar-Wind Model based on Helios and OMNI Observations. In: Astronomy & Astrophysics 611, A36, DOI: 10.1051/0004-6361/201731831, 2018

Vourlidas, A. et al.: The Wide-Field Imager for Solar Probe Plus (WISPR). In: Space Science Reviews, DOI 10.1007/s11214-014-0114-y, 2015

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