Mysteriöse Merkmale Fotos offenbaren Struktur der Sonnenflecken

Schwedische Astronomen haben die bislang schärfsten Bilder von Sonnenflecken präsentiert. Die spektakulären Fotos und Videos lassen die dunklen Male allerdings noch rätselhafter erscheinen.

Von Hans-Arthur Marsiske




Neue Aufnahme von Sonnenflecken: Schärfer als bisherige Fotos
Royal Swedish Academy of Sciences

Neue Aufnahme von Sonnenflecken: Schärfer als bisherige Fotos

Die Sonne ist keineswegs eine unstrukturierte, gleichmäßig helle Scheibe: Schon im Jahr 28 vor Christus berichteten chinesische Astronomen von Flecken auf dem Zentralgestirn. Ein genaueres Studium der merkwürdigen Male wurde mit der Erfindung des Teleskops zu Beginn des 17. Jahrhunderts möglich. Frühe europäische Beobachter wie Galileo Galilei liefen jedoch noch Gefahr, in den Verdacht der Ketzerei zu geraten - die Kirche ging zu dieser Zeit von makellosen Himmelskörpern aus.

Obwohl mittlerweile Satelliten die Sonne rund um die Uhr überwachen, sind die Geheimnisse ihrer Flecken längst nicht vollständig geklärt. Schwedische Astronomen haben jetzt neue Details des rätselhaften Phänomens enthüllt: Im britischen Wissenschaftsmagazin "Nature" präsentieren sie eindrucksvolle Aufnahmen der dunklen Stellen, die schärfer sind als alle bisherigen Fotos der Sonnenoberfläche.

Die Sonnenflecken, deren Zahl mit dem etwa elfjährigen solaren Aktivitätszyklus steigt und fällt, haben Durchmesser von etwa 1000 Kilometer bis über 40.000 Kilometer. Sie können sich wenige Stunden nach ihrem Erscheinen auflösen, bleiben mitunter aber auch mehrere Monate bestehen. Im Zentrum der Flecken ist es mit knapp 4000 Grad Celsius ungefähr 1500 Grad kühler als in der Umgebung - dadurch heben sie sich als dunkle Stellen ab.

Sonnenflecken-Detail: Fadenförmige Strukturen im helleren Außenbereich
Royal Swedish Academy of Sciences

Sonnenflecken-Detail: Fadenförmige Strukturen im helleren Außenbereich

Die Sonnenoberfläche befindet sich in ständigem Aufruhr: Konvektionsströme tragen, ähnlich den Blasen in kochendem Wasser, heißes Material aus tieferen Schichten nach oben. Astronomen begreifen die solaren Flecken heute als Gebiete, in denen diese Vorgänge durch starke Magnetfelder gestört werden. Dabei entsteht eine typische Struktur aus einem dunklen Kern, der so genannten Umbra, der umgeben ist von der helleren Penumbra. In diesem Außenbereich hatten frühere Beobachtungen fadenförmige Strukturen nachgewiesen, die auf die Komplexität der dortigen Magnetfelder hindeuten.

Bislang lag das Auflösungsvermögen bei der Sonnenbeobachtung jedoch bei 0,2 Bogensekunden, womit gerade noch Strukturen von rund 150 Kilometer zu erkennen sind. Die Forscher um Göran Scharmer von der AlbaNova-Universität in Stockholm konnten die Auflösung nun auf weniger als 0,12 Bogensekunden verbessern.

Den Wissenschaftlern gelang das mit einem neuen Ein-Meter-Sonnenteleskop, das im vergangenen Mai auf dem Roque de los Muchachos auf der Kanareninsel La Palma in Betrieb genommen wurde. Das schwedische Instrument arbeitet mit einer so genannten adaptiven Optik: Turbulenzen in der Erdatmosphäre, die das Bild verzerren, werden ständig durch entsprechende Verformungen des Spiegels ausgeglichen.

Bei nächtlichen Beobachtungen hat sich diese Technik bereits bewährt, beim Studium der Sonne ergeben sich jedoch größere Schwierigkeiten. In der Nacht können solche Optiken die atmosphärischen Turbulenzen relativ leicht erkennen, indem sie einen einzelnen Stern als Referenzpunkt zu Hilfe nehmen. Auf der kontrastarmen und turbulenten Sonnenoberfläche lassen sich Referenzpunkte dagegen erheblich schwerer finden.

Obwohl sich die adaptive Optik des schwedischen Solarteleskops mit 19 beweglichen Spiegelelementen noch auf einem vergleichsweise bescheidenen Niveau bewegt, gelang den Astronomen damit die Entdeckung neuer Strukturen. Viele der 150 bis 180 Kilometer breiten Fäden in der Penumbra haben einen dunklen, weniger als 90 Kilometer breiten Kern. Bei der Interpretation dieser Merkmale halten sich die Forscher aber noch zurück: Sie verweisen darauf, dass noch genauere Beobachtungen nötig seien.

In einem "Nature"-Begleitkommentar gibt sich der US-Astronom John Thomas von der University of Rochester jedoch zuversichtlich, dass sich die aufgespürten Fadenkerne "als Schlüssel zum Verständnis der Penumbra herausstellen werden." Noch bessere Instrumente wie das deutsche Teleskop "Gregor" auf Teneriffa oder das von US-Forschern geplante Advanced Technology Solar Telescope könnten in den nächsten Jahren, so Thomas, immer feinere Strukturen bis hin zu wenigen Kilometern Ausdehnung zeigen und so helfen, das Verständnis unseres Heimatsterns weiter zu vertiefen.



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