Satellitenvideos: Heiße Ströme fegen über die Sonne

Auf der Sonnenoberfläche geht es offenbar noch weit turbulenter zu als gedacht: Von Satelliten erstellte Filme zeigen Gasströme, die sich mit rätselhaft hoher Geschwindigkeit bewegen.



Dass die Sonnenatmosphäre ein unwirtlicher Ort ist, war den Wissenschaftlern schon vorher klar. Doch die Korona bietet neben Temperaturen von über einer Million Grad Celsius auch noch äußerst rasante Gasströme: Nach den Beobachtungen einer US-Forschergruppe erreichen die solaren Winde Geschwindigkeiten von 320.000 Kilometer pro Stunde.

Falschfarbenaufnahme eines koronalen Bogens: Solare Fontäne
Nasa

Falschfarbenaufnahme eines koronalen Bogens: Solare Fontäne

Die Ströme aus Plasma, also elektrisch geladenem Gas, sind so kraftvoll, dass sie einen stärkeren Einfluss auf die Atmosphärendichte haben als die Gravitation der Sonne. Dabei ist die Anziehungskraft auf der heißen Oberfläche etwa 28-mal höher als auf der Erde: Eine Person mit einem irdischen Körpergewicht von 70 Kilogramm würde auf dem Zentralgestirn, wenn sie dort stehen könnte, knapp zwei Tonnen wiegen.

Das Team identifizierte die Plasmaströme in den so genannten koronalen Loops - bogenförmige Strukturen aus heißem Gas, die oft mehrere Erddurchmesser hoch in die Sonnenatmosphäre ragen. "Die Entdeckung verändert völlig unsere Vorstellung von den koronalen Loops", sagt Sonnenphysikerin Amy Winebarger vom Naval Research Laboratory, die Hauptautorin einer im Fachblatt "Astrophysical Journal" erschienenen Studie.

Die Sonnenatmosphäre ist von komplexen magnetischen Feldern durchdrungen, die von gewaltigen Plasmaturbulenzen unter der sichtbaren Oberfläche erzeugt werden. Diese Felder beeinflussen wiederum die elektrisch geladenen Partikel in der Korona. Forscher hatten deshalb angenommen, dass die koronalen Loops aus bogenförmigen Magnetfeldern bestehen, in denen das heiße Gas wie in einem Käfig gefangen ist.

Allerdings haben die solaren Fontänen rätselhafte Eigenschaften: Ähnlich wie die irdische Atmosphäre in der Höhe immer dünner wird, sollte eigentlich auch auf der Sonne die Anziehungskraft dazu führen, dass die Plasmaloops an der Basis dichter sind als in den oberen Bereichen. Dennoch besitzen die Bögen, die immerhin über eine Million Kilometer hoch sein können, unten wie oben in etwa die gleiche Dichte.

Diesen scheinbaren Widerspruch könnten die neuen Beobachtungen auflösen. Auf Videos, die der Satellit Trace (Transition Region and Coronal Explorer) der US-Raumfahrtbehörde Nasa aufgezeichnet hatte, erkannten Winebarger und ihre Kollegen helle Plasmazonen, die mit enormem Tempo an den Bögen entlangrasten. Daten des europäisch-amerikanischen Weltraumteleskops Soho bestätigten diese Eigenheit der koronalen Loops.

"Es handelt sich also nicht um Säulen aus Plasma, die in einem magnetischen Behälter eingeschlossen sind", so Co-Autor Leon Golub vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, "sondern um heiße Plasmaströme, die durch die Gassen zwischen den starken koronalen Magnetfeldern fließen." Die schnelle Bewegung würde den Forschern zufolge erklären, weshalb die Loops überall eine ähnliche Dichte aufweisen.

Für die Entstehung der Gasströme könnten, wie das Team vermutet, Temperaturunterschiede an den beiden Enden der Bögen verantwortlich sein. Das Plasma würde dann von der heißeren zur kühleren Stelle schießen. "Die Basisflächen der Loops sind durch viele Tausende von Kilometern getrennt", sagt Golub. "Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass die Bedingungen am einen Ende exakt denen am anderen Ende gleichen."

Obwohl noch viele Fragen offen bleiben, hoffen die Wissenschaftler, mit ihrer Arbeit zur Lösung eines alten Rätsels beizutragen. Schon lange fragen sich Sonnenforscher, weshalb die Korona um ein Vielfaches heißer ist als die sichtbare Oberfläche des Zentralgestirns. "Es gibt viele Theorien zur Koronaerhitzung, aber nur wenige lassen derart schnelle Plasmaströme zu", so Winebarger. "Unsere Entdeckung schränkt deshalb die möglichen Erklärungen deutlich ein."

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