Koronale Massenauswürfe auf der Sonne, die sich in den interplanetaren Raum ausbreiten, sind für die stärksten Störungen des Weltraumwetters verantwortlich. Ihre Auswirkungen können bis zur Erde reichen und hier zu Störungen des Flugverkehrs oder gar Stromausfällen führen. Astrid Veronig vom Institut für Physik und Observatorium Kanzelhöhe der Universität Graz erforscht die Vorgänge auf der Sonne. Ein detailliertes Verständnis der hochenergetischen Prozesse soll dazu beitragen, genauere Vorhersagen zum Weltraumwetter treffen zu können. „Nun konnten wir erstmals zeigen, dass sich koronale Massenauswürfe aus einer Vielzahl sehr kleiner Plasmastrukturen in Form einzelner magnetischer Flussröhren entwickeln“, berichtet Veronig über neue Erkenntnisse, die soeben im renommierten Forschungsjournal „Science Advances“ veröffentlicht wurden. Erstautorin der Publikation ist Tingyu Gou von der University of Science and Technology China (USTC). Ihre Forschungen machte sie während eines einjährigen Aufenthaltes als Dissertantin an der Universität Graz in Zusammenarbeit mit Astrid Veronig.
Koronale Massenauswürfe zählen zu den energiereichsten Prozessen in unserem Sonnensystem. „Dabei werden riesige Wolken von magnetisiertem Sonnenplasma in den interplanetaren Raum geschleudert, wo sie sich mit Geschwindigkeiten bis zu einigen Millionen Kilometern pro Stunde ausbreiten“, erklärt Veronig.
Dass einem solchen Auswurf Magnetfeldverschmelzungen in der Sonnenkorona zugrunde liegen, ist bekannt. Wie diese jedoch im Detail ablaufen und wie die kleinskaligen physikalischen Prozesse zu den großräumigen Massenauswürfen führen, wurde nun in einer internationalen Kooperation von der Universität Graz, der USTC und der Universität Potsdam erstmals beantwortet. Dazu haben die ForscherInnen Aufzeichnungen eines koronalen Massenauswurfs aus dem Jahr 2013, aufgenommen vom Solar Dynamics Observatory (SDO) und von der Satellitenmission RHESSI – beide von der NASA – analysiert.
Aus den Daten, die Informationen über Dichte, Temperatur und Magnetfeld des Sonnenplasmas sowie über hochenergetische Teilchenströme lieferten, wurde deutlich: „Alles beginnt mit vielen kleinen magnetischen Flussröhren von einigen Tausend Kilometern Durchmesser, die sich nacheinander durch Magnetfeldverschmelzung ablösen, wodurch – ähnlich dem Schneeballeffekt – immer großräumigere Strukturen entstehen, bis die magnetischen Flussröhren innerhalb von dreißig Minuten Ausmaße von mehreren Millionen Kilometern erreichen“, beschreibt Veronig den Vorgang.
Diese Einsichten können jetzt in Modelle einfließen und so dazu beitragen, die physikalischen Prozesse, die zur Eruption von koronalen Massenauswürfen führen, besser zu beschreiben und letztlich auch ihre Auswirkungen auf der Erde besser voraussagen zu können.
Publikation
The birth of a coronal mass ejection
Tingyu Gou, Rui Liu, Bernhard Kliem, Yuming Wang, Astrid M. Veronig
Science Advances, 6 March 2019
DOI: 10.1126/sciadv.aau7004
