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Sonnenforschung: Neue Einblicke in Sonneneruptionen

Sonneneruption vom 17. August 2011Laden...

Mit dem US-Sonnenforschungssatelliten Solar Dynamics Observatory (SDO) gelangen einer Forschergruppe um Yang Su von der Universität Graz neue Einblicke in die Magnetfeldstrukturen, die dem Ausbruch von Sonneneruptionen, den so genannten Flares, vorausgehen. Die Beobachtungen erfolgten im ultravioletten Licht und sind die schärfsten Bilder, die bislang von einer entstehenden Sonneneruption aufgenommen wurden. Sie zeigen, wie sich Magnetfeldlinien des solaren Magnetfelds immer näher kommen, sich miteinander dicht verknäulen, bis sie schließlich brechen, und dann neue Konfigurationen aufbauen. Dieser Vorgang ist die "magnetische Rekonnexion" und setzt große Mengen an Energie frei, die sich in heftigen Flares äußern kann. Sie wurde bereits in den 1940er Jahren erstmals als Ursache beschrieben, konnte aber noch nie so detailliert beobachtet werden.

© NASA GSFC
Sonneneruption vom 17. August 2011

Für ihre Untersuchungen nutzten die Astronomen um Su SDO-Bilder der Sonne vom 17. August 2011, die im hochenergetischen ultravioletten Licht bei Wellenlängen zwischen 21 und 30 Nanometern aufgenommen wurden. Auf ihnen ist das heiße Gas in der Sonnenkorona zu sehen, der äußeren dünnen Atmosphäre unserer Sonne. Die Magnetfeldlinien selbst sind unsichtbar, sie zwingen aber die elektrisch geladenen Partikel des heißen Sonnenplasmas dazu, sich an ihnen entlang zu bewegen. Sie erscheinen auf den Ultraviolettbildern als helle Linien und Schlaufen, die sich durch die Sonnenatmosphäre schlängeln und winden. Daraus lassen sich die Verläufe der lokalen Magnetfelder auf der Sonne ermitteln. Durch das Verknäulen der Magnetfelder wird Energie in den Feldlinien wie in einem Gummiband gespeichert, bis sie schließlich brechen und sich berühren. Dann wird die gespeicherte Energie schlagartig freigesetzt und äußert sich als heller Blitz und einem Schwall an entweichenden energiereichen Teilchen.

Su und seine Koautoren beobachteten auf den Bildern, wie sich zwei Bündel von Magnetfeldlinien immer mehr annäherten und dabei kurzzeitig eine x-förmige Struktur bildeten, die plötzlich nach oben und nach unten auseinanderbrach. Während des Vorgangs stürzte ein Bündel zurück auf die Sonnenoberfläche, und ein anderes entwich in den freien Weltraum. Dabei wurden große Mengen an Energie freigesetzt, wie zusätzliche zeitgleiche Beobachtungen mit dem Sonnenforschungssatelliten RHESSI ergaben. Dieser beobachtet im noch energiereicheren Röntgenlicht und zeigte heiße Flecken ober- und unterhalb der x-förmigen Struktur, wo sich gerade die Magnetfeldlinien miteinander verbanden. In diesen Bereichen war das betroffene Gas mehr als zehn Millionen Grad Celsius heiß.

Sonneneruptionen sind aber nicht nur interessant anzusehende Vorgänge auf der Sonne, sondern können auch beträchtliche Folgen für uns haben. Die bei den Flares freigesetzten großen Mengen an geladenen Partikeln erreichen bei entsprechender Position der Ausbruchsregion auf der Sonne auch die Erde, wo sie mit dem Magnetfeld unseres Planeten heftig wechselwirken. Bei starken Sonneneruptionen können dabei Satelliten beschädigt werden und Navigationssysteme ausfallen, und sie können sogar die Ursache für flächendeckende Stromausfälle sein. Daher ist die genaue Aufklärung der Ursache dieser Ausbrüche auch von unmittelbarem praktischem Interesse.

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