Drehung im Innern Forscher lüften Rätsel um Sonnenkern

40 Jahre haben Forscher versucht herauszufinden, wie schnell sich der Kern der Sonne im Verhältnis zur Oberfläche dreht. Nun haben sie das Rätsel mithilfe von Schwingungen in der Sonnenatmosphäre gelöst.
Sonnensatellit "Soho" (künstlerische Darstellung)

Sonnensatellit "Soho" (künstlerische Darstellung)

Foto: ESA/ NASA

Der Kern der Sonne rotiert rund viermal schneller als ihre Oberfläche. Das zeigen Messungen des Sonnensatelliten "Soho". Der knapp 16 Millionen Grad Celsius heiße Kern der Sonne dreht sich demnach etwa einmal pro Woche um sich selbst, wie ein Forscherteam um Eric Fossat vom Observatorium der Côte d'Azur in Nizza im Fachblatt "Astronomy & Astrophysics" berichtet . Die rund 6000 Grad heiße Sonnenoberfläche benötigt dagegen am Äquator 25 Tage für eine Rotation und nahe den Polen der Sonne sogar 35 Tage.

"Die wahrscheinlichste Erklärung ist, dass die Kernrotation aus der Zeit vor rund 4,6 Milliarden Jahren stammt, als die Sonne entstanden ist", erläutert Ko-Autor Roger Ulrich von der Universität von Kalifornien in Los Angeles. "Es ist eine Überraschung und eine spannende Vorstellung, dass wir vielleicht ein Relikt davon aufgespürt haben, wie die Sonne war, als sie sich zuerst geformt hat."

Die Idee, dass der Kern der Sonne sich schneller drehen könnte als ihre Oberfläche, verfolgen manche Astrophysiker seit rund 20 Jahren. Messen ließ sich die Kernrotation bislang allerdings nicht.

Schwingungen in der Sonnenatmosphäre

Die Wissenschaftler um Fossat hatten Messdaten aus rund 16 Jahren auf der Suche nach sogenannten Schwerewellen analysiert. Als Schwerewellen bezeichnen Forscher Wellen in einem Medium wie beispielsweise Wasser oder Gas, die von der Schwerkraft dominiert werden - etwa Meereswellen.

Als Grundlage dienten den Forschern Daten des europäisch-amerikanischen Sonnenobservatoriums "Soho" (Solar and Heliospheric Observatory). Dieses misst mit dem Spezialinstrument "Golf" (Global Oscillations at Low Frequency) Schwingungen in der Sonnenatmosphäre - akustische Wellen, die statt von der Schwerkraft vom Druck dominiert werden. Manche dieser akustischen Wellen reichen jedoch in die Tiefe bis zum Kern der Sonne, wo sie mit dortigen Schwerewellen wechselwirken sollten, sofern diese existieren.

Tatsächlich gelang es den Forschern, diese Wechselwirkung nachzuweisen: Akustische Wellen benötigen normalerweise vier Stunden und sieben Minuten, um von der Sonnenoberfläche zum Kern und zurück zu reisen. Die Forscher entdeckten in ihren Daten allerdings Muster, die darauf zurückzuführen sind, dass Schwerewellen den Kern der Sonne erschüttern.

Rotationsgeschwindigkeit des Kerns berechnet

"Wir haben nach diesen schwer zu fassenden Schwerewellen in unserer Sonne seit mehr als 40 Jahren gesucht, und obwohl frühere Versuche auf eine Entdeckung hingedeutet haben, war keiner davon eindeutig", berichtet Forschungsleiter Fossat in einer Mitteilung der Europäischen Raumfahrtagentur Esa, die den Satelliten zusammen mit der US-Raumfahrtbehörde Nasa betreibt. "Endlich haben wir entdeckt, wie wir ihre Signatur unzweifelhaft nachweisen."

Aus der Signatur der Wechselwirkung zwischen akustischen und Schwerewellen lässt sich nicht nur die Existenz der Schwerewellen belegen, sondern auch die Rotationsgeschwindigkeit des Kerns berechnen.

"Schwerewellen sind bereits in anderen Sternen entdeckt worden, und dank 'Soho' haben wir nun überzeugende Belege für sie in unserem eigenen Stern gefunden", betont Fossat. "Es ist sehr besonders, die erste indirekte Messung der Rotationsgeschwindigkeit des Kerns unserer eigenen Sonne mitzuerleben. Und selbst wenn diese jahrzehntelange Suche vorbei ist, öffnet sich nun ein neues Fenster in die Sonnenphysik."

jme/dpa