Wieso kann es auf der Sonne so „kalt” sein?

News: Wieso kann es auf der Sonne so „kalt” sein?

Die Oberfläche der Sonne hat eine Temperatur von etwa 6000 Grad Celsius, die umgebende Gasatmosphäre ist dagegen rund 1 Million Grad heiß. Wie kann die Energie, mit der die Atmosphäre aufgeheizt wird, dann von der viel kälteren Oberfläche stammen? Neue Daten vom Sonnenobservatorium SOHO, das sich auf einer eigenen Umlaufbahn um die Sonne befindet, beweisen, daß eine Art „magnetischer Teppich” die Energie transportiert.

Das Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) wird von der Europäischen Raumfahrtgesellschaft ESA und der NASA gemeinsam betrieben. Es befindet sich 1,5 Millionen Kilometer in Richtung Sonne im interplanetaren Raum, wo es den besten Blick auf unseren Zentralstern hat.

Die neuen Erkenntnisse, die mit dem SOHO gewonnen wurden, können offenbar erklären, wie ein Großteil der Energie vom Sonnenkörper zur äußersten Schicht der Atmosphäre – der Korona – gelangt. Seit deren Temperatur vor 55 Jahren erstmals gemessen wurden, fehlte es den Wissenschaftlern an einer zufriedenstellenden Begründung dafür, wieso diese Temperatur rund eine Millionen Grad beträgt, während die sichtbare Oberfläche der Sonne lediglich 6000 Grad Celsius heiß ist.

Es ist physikalisch unmöglich, Wärmeenergie von der kühleren Oberfläche zu der viel heißeren Korona zu transportieren, also muß der Energietransfer in Form von Wellen oder magnetischer Energie erfolgen. Bisher wurde jedoch kein Energiefluß gefunden, der hinreichend groß gewesen wäre.

„Jetzt verfügen wir über direkte Beweise für den Transfer von magnetischer Energie von der Sonnenoberfläche zur darüberliegenden Korona. Durch die Schleifen des ‚magnetischen Teppichs’ wird mehr als genug Energie transportiert, um die Korona auf die uns bekannten Temperaturen aufzuheizen”, sagt Alan Title vom Stanford-Lockheed Institute for Space Research, der die Untersuchungen geleitet hat.

Die magnetischen Feldlinien produzieren elektrische und magnetische „Kurzschlüsse”, wodurch die Korona auf eine Million Grad Celsius erhitzt wird. Aufnahmen mit dem Ultraviolet Imaging Telescope (EIT) und dem Coronal Diagnostics Spectrometer (CDS) des SOHO zeigen, wie heiße Gase in der äußerst dynamischen Korona auf die Entwicklung des magnetischen Feldes, das von der Sonnenoberfläche ausgeht, reagieren.

Mit dem Michelson Doppler Imager (MDI) vom SOHO entstanden detailgetreue Zeitrafferaufnahmen, die große Zeiträume umfassen. Auf ihnen ist zu sehen, wie die magnetischen Felder auf der sichtbaren Oberfläche der Sonne schnell ihre Eigenschaften wechseln, was Title als den „magnetischen Teppich” bezeichnet: Zehntausende kleiner Sprengsel, die magnetischen Nord- und Südpole, welche Ausgangs- sowie Endpunkt der Feldlinien sind, die in die Sonnenkorona reichen.

So wie Feldbiologen die Population und den Lebenszyklus von Tierherden studieren, analysierten die SOHO-Forscher das Erscheinen und Verschwinden einer großen Anzahl der kleinen magnetischen Pole auf der Sonnenoberfläche.

„Wir stellen fest, daß immer wenn eine typische kleine Magnetschleife auftaucht, sie sich aufteilt, umhertreibt und dann innerhalb von nur 40 Stunden verschwindet”, sagt Title. ”Es ist sehr schwer zu verstehen, wie ein so kurzlebiger Effekt durch die magnetische Dynamoschicht, die sich über 150 000 Kilometer unterhalb der Sonnenoberfläche befindet, angetrieben werden kann. Dieses könnte ein Hinweis auf Prozesse an oder nahe der Sonnenoberfläche sein, die über die ganze Sonne verteilt ununterbrochen solche Schleifen bilden.”

Der Heidelberger Verlag Spektrum der Wissenschaft ist Betreiber dieses Portals. Seine Online- und Print-Magazine, darunter »Spektrum der Wissenschaft«, »Gehirn&Geist« und »Spektrum – Die Woche«, berichten über aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung.