08.10.2018

WAS DIE SONNENATMOSPHÄRE AUFHEIZT

Einem internationalen Team von Weltraumforscher/innen mit Beteiligung der ÖAW gelang der erste Nachweis von sogenannten Pseudo-Schocks in der Korona der Sonne: Diese ermöglichen, dass sich das Plasma in der Sonnenatmosphäre auf mehrere Millionen Grad Celsius aufheizt, wie die Wissenschaftler/innen in „Nature Astronomy“ berichten.

In Sachen Hitze stellt die Korona der Sonne die Oberfläche des Sterns klar in den Schatten: Während auf der Oberfläche ein paar Tausend Grad Celsius herrschen, beträgt die Temperatur in der Korona, der höheren Atmosphäre des Sterns, mehrere Millionen Grad Celsius. Wie dieser Unterschied möglich ist, konnte die Weltraumforschung bis heute nur in der Theorie klären. Die Energie, die dazu erforderlich ist, dass die Temperatur in einer dünnen Schicht von nur einigen hundert Kilometern Dicke abrupt ansteigt, wird vermutlich aus den dichten unteren Schichten an der Oberfläche in die Höhe transportiert und in der Korona umgewandelt, wodurch das Plasma aufgeheizt wird.

Nachweis von Pseudo-Schocks in Sonnenkorona

Dieser Prozess konnte jedoch bis heute noch nicht durch tatsächliche Messungen nachgewiesen werden. Einen wichtigen Baustein zur Lösung dieses Rätsels hat nun ein internationales Forschungsteam gefunden, dem auch Wissenschaftler/innen des Instituts für Weltraumforschung der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) angehören. Diesem gelang der erste Nachweis sogenannter Pseudo-Schocks in der Korona der Sonne, die große Mengen an Energie in die höheren Schichten der Atmosphäre zu befördern vermögen.

Messung bestätigt Theorie

Simultane Beobachtungen mithilfe des Interface Region Imaging Spectrometer (IRIS) und des Solar Dynamics Observatory der NASA haben erstmals das umfassende Auftreten von Pseudo-Schocks in der Nähe von Sonnenflecken, großen magnetischen Strukturen auf der Sonnenoberfläche,  nachgewiesen. Durch diese wird die Energie in die darüber liegende Korona transferiert. Anders als normale Schockwellen weisen Pseudo-Schocks variierende Werte bei Massendichte und Temperatur auf, während der Druck gleichbleibt. Die beobachteten Pseudo-Schocks hätten genügend Energie und Masse, um die enorme Erhitzung des Plasmas in der Korona zu erklären, sind die Wissenschaftler/innen überzeugt. „Es ist uns gelungen, die beobachteten Pseudo-Schocks durch numerische Simulationen zu reproduzieren, womit die Beobachtungen mit der Theorie völlig übereinstimmen”, so ÖAW-Weltraumforscher Teimuraz Zaqarashvili, Co-Autor der Studie.

Die im Fachmagazin „Nature Astronomy“ veröffentlichten Ergebnisse der Studie werden auch zukünftige Modellrechnungen und Beobachtungen der Sonne im Rahmen der Mission Solar Orbiter zugute kommen. Diese ESA-Mission mit amerikanischer Beteiligung wird 2020 starten und sich der Physik der Sonne und Heliosphäre widmen. Das Institut für Weltraumforschung der ÖAW trägt zu dieser Mission unter anderem mit der Kalibrierung der Antenne und dem Bau eines Bordcomputers für das Radiowelleninstrument bei.