Einfaches Rezept für Sonneneruptionen

Computersimulationen werfen neues Licht auf solare Strahlungsausbrüche

Sonneneruptionen sind plötzliche Strahlungsausbrüche auf unserem Zentralgestirn, bei denen häufig große Mengen an hochenergetischen Teilchen ins Weltall hinaus geschleudert werden. Trifft ein solcher Sonnensturm die Erde, kann dies gravierende Folgen für Satelliten, Kommunikations- und Energieversorgungssysteme haben. Um solche Ereignisse vorherzusagen, bedarf es genauer Erkenntnisse über den Auslöser von Sonneneruptionen – doch bislang tappen die Forscher hier um Dunklen. Das könnte sich jetzt ändern: Ein Forschungsteam aus China und den USA konnte mithilfe aufwändiger Computersimulationen zeigen, dass den Ausbrüchen ein unerwartet einfacher, fundamentaler Prozess zugrunde liegt. Im Gegensatz zu bisherigen Vermutungen sei keine besondere Form des solaren Magnetfelds am Ort des Ausbruchs nötig, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.

„Die bisherigen Theorien gehen zumeist von sehr speziellen magnetischen Topologien aus“, schreiben Chaowei Jiang vom Harbin-Institut für Technologie in China und seine Kollegen. „Doch solche Bedingungen existieren möglicherweise gar nicht in den Regionen, in denen es zu Ausbrüchen kommt.“ Dank immer schnellerer Computer ist es den Forschern möglich, die Entwicklung des Magnetfelds unserer Sonne in immer besserer Auflösung zu simulieren. Genau das hat das Team um Jiang jetzt getan: Die Forscher führten hochpräzise, dreidimensionale Simulationen des Magnetfelds und der Plasmaströmungen im Bereich von Sonnenflecken durch.

Das Magnetfeld der Sonne ist außerordentlich komplex. Global ist es – ähnlich wie das Magnetfeld der Erde – bipolar, besitzt also einen Nord- und einen Südpol. Alle elf Jahre kehrt sich das Magnetfeld um, was sich im elfjährigen Zyklus der Sonnenaktivität mit dunklen Flecken und Eruptionen widerspiegelt. Eine wichtige Rolle spielt dabei, dass die Sonne kein starrer Körper ist, sondern am Äquator schneller rotiert als an den Polen. Und auch im Inneren der Sonne ändert sich die Geschwindigkeit der Rotation. Dadurch wickelt sich das Magnetfeld auf und es bilden sich schlauchartige Bereiche mit starken Magnetfeldern. Durchdringen diese Schläuche die Sonnenoberfläche, so unterbinden sie dort das Aufsteigen heißer Materie – es bilden sich kühle Regionen, die Sonnenflecken.

Sonneneruptionen finden zumeist über Gruppen von Sonnenflecken statt. Offenbar kommt es dort zu einer schlagartigen Umordnung des Magnetfelds, die große Mengen an im Magnetfeld gespeicherter Energie freisetzt. Doch was löst diese Umordnung des Magnetfelds aus? Wie Jiang und seine Kollegen zeigen, sind dafür keine speziellen Bedingungen nötig: Allein die Scherungsbewegung der Sonnenmaterie durch die unterschiedliche Rotation löst eine Abfolge physikalischer Prozesse aus, an deren Ende die magnetische Umordnung und damit eine Sonneneruption steht.

Ihr Szenario sei „von fundamentaler Bedeutung für die Auslösung von Sonneneruptionen“, betonen Jiang und seine Kollegen. Nun müssen die Ergebnisse der Simulationen durch eine genaue Beobachtung aktiver Regionen untermauert werden – mit dem Ziel einer besseren Vorhersage von Sonneneruptionen. Mit bloßen Augen lassen sich diese Strahlungsausbrüche unsere Sonne übrigens nicht beobachten: Selbst die stärksten Eruptionen machen im sichtbaren Licht nur einen verschwindenden Bruchteil der Sonnenstrahlung aus.

Bildquelle: Nasa/SDO

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!