Wenn das Weltraumwetter Kapriolen schlägt, dann hat das mitunter auch auf der Erde Auswirkungen. Explosionen auf der Sonne schleudern geladene Teilchen manchmal bis in die Atmosphäre des Blauen Planeten. Dort können sie Satelliten stören, den Flugverkehr behindern und sogar Stromausfälle auf der Erde verursachen. Dr. Yang Su, Sonnenforscher in der Arbeitsgruppe von Univ.-Prof. Dr. Astrid Veronig am Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz, hat erstmals direkt in hochaufgelösten Sonnenbildern beobachtet, wie durch die Verschmelzung von Magnetfeldern Explosionen entstehen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse wurden nun im renommierten Fachjournal Nature Physics publiziert.
In der äußeren Atmosphäre der Sonne, der Korona, beträgt die Temperatur mehrere Millionen Grad Celsius. Wenn das Plasma – das ist das gasförmige Material aus geladenen Teilchen, aus dem die Sonne besteht – explodiert, steigt die Temperatur in diesen Bereichen auf über 20 Millionen Grad. „Die Ursache für solche Explosionen ist die Verschmelzung von Magnetfeldern über der Sonnenoberfläche“, weiß Astrid Veronig, Leiterin des Observatoriums Kanzelhöhe für Sonnen- und Umweltforschung der Karl-Franzens-Universität Graz. „Kommen sich zwei einander entgegengesetzte Magnetfelder zu nahe, dann brechen sie auf, um sich anschließend neu zu formieren. Dabei werden gewaltige Energien frei“, erklärt die Wissenschafterin. Diese Sonneneruptionen werden als solare Flares oder – wenn geladene Teilchen des Plasmas in den Weltraum ausgestoßen werden – als koronale Massenauswürfe bezeichnet.
Die Magnetfelder selbst sind für das Auge unsichtbar. „Wir können ihre Bewegungen nur deshalb beobachten, weil sie Plasma an sich binden“, erklärt Veronig. Die Bilder liefern in diesem Fall Satelliten der NASA, die Kooperationspartnerin in dem von der EU geförderte Forschungsprojekt HESPE (High Energy Solar Physics Data in Europe) ist. Yang Su hat für seine Beobachtungen Aufnahmen des SDO (Solar Dynamics Observatory) und RHESSI (Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager) herangezogen, die Vorgänge im Ultraviolett- und Röntgenbereich aufzeichnen. RHESSI macht auch die Temperaturentwicklung sichtbar.
Die spektakulären Beobachtungen liefern nun gemeinsam mit den aufgezeichneten physikalischen Daten eine umfassende Basis für weitere Berechnungen. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen in Modelle ein, mit denen die ForscherInnen die Vorgänge auf der Sonne am Computer simulieren. Ziel ist, die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse immer weiter aufzuklären und nicht zuletzt auch ihre Auswirkungen auf das Weltraumwetter besser einschätzen zu können.
Publikation:
Imaging coronal magnetic-field reconnection in a solar flare
Yang Su, Astrid M. Veronig, Gordon D. Holman, Brian R. Dennis, TongjiangWang, Manuela Temmer and Weiqun Gan
Nature Physics, Advance Online Publication, 14.07.2013, doi: 10.1038/nphys2675
Video:
www.nasa.gov/content/goddard/the-heart-of-space-weather-observed-in-action/