Astronomie: Warum die Sonne spuckt

Die Sonne ist nicht nur Quelle von Licht und Wärme, sie produziert auch extrem starke Magnetfelder. Zu den spektakulärsten von ihnen ausgelösten Erscheinungen zählen Sonneneruptionen. Gewaltige Mengen an Wasserstoff steigen auf und produzieren helle, flackernde Lichter, die auch als „Flares“ bezeichnet werden. Mitunter wird die Materie auch in Form koronaler Massenauswürfe in Richtung Erde geschleudert.

Mithilfe von Sonnenforschungssatelliten gelangen Astronomen um Yang Su von der Universität Graz neue Einblicke in die Magnetfeldstrukturen, die dem Ausbruch von Sonneneruptionen vorausgehen. Sie berichten davon im Fachjournal „Nature Physics“. Die Magnetfeldlinien selbst sind unsichtbar. Wie sie wirken, ist nur am Verhalten der herausgeschleuderten Gasmassen zu sehen, denn sie zwingen die elektrisch geladenen Partikel des heißen Sonnenplasmas dazu, sich an ihnen entlangzubewegen. Auf UV-Aufnahmen (siehe Fotos) erscheinen sie als helle Linien und Schlaufen, die sich durch die Sonnenschichten Chromosphäre und Korona winden. Aus ihnen lassen sich die Verläufe der lokalen Magnetfelder auf der Sonne ermitteln.

Im Lauf der Zeit kommen sich die Feldlinien des solaren Magnetfeldes immer näher, verknäulen sich dicht miteinander, wodurch die Energie in den Feldlinien wie in einem Gummiband gespeichert wird, bis sie schließlich brechen und sich berühren, um dann neue Konfigurationen aufzubauen. Dieser Vorgang wird als „magnetische Rekonnexion“ bezeichnet. Sie führt dazu, dass die gespeicherte Energie schlagartig freigesetzt wird und sich als heller Blitz sowie einem Schwall an entweichenden hochenergetischen Teilchen zeigt. Der Mechanismus wurde bereits in den 1940er Jahren erstmals als Ursache der Flares beschrieben, aber noch nie so detailliert beobachtet wie bei einem Ausbruch im August 2011.

© Nature/Yang Su et al.

So konnten Yang Su und sein Team auf den von einer entstehenden Sonneneruption aufgenommenen Bildern verfolgen, wie sich zwei Bündel von Magnetfeldlinien immer mehr annäherten, dabei für kurze Zeit eine x-förmige Struktur bildeten, die plötzlich nach oben und unten auseinanderbrach. Dabei stürzte ein Bündel zurück auf die Sonnenoberfläche, während ein anderes in den freien Weltraum entwich, lassen die Bilder des SDO-Satelliten (Solar Dynamics Observatory) erkennen. Weitere zeitgleiche Beobachtungen mit dem im noch energiereicheren Röntgenlicht arbeitenden Sonnenforschungssatelliten „Rhessi“ zeigten, wie dabei große Mengen an Energie freigesetzt wurden. Dabei wurden Temperatur von mehr als zehn Millionen Grad Celsius erreicht.

Die Erforschung der Sonnenaktivität hat auch ganz praktischen Nutzen. Gelangen nämlich Teilchenstürme zur Erde, können sie mit dem irdischen Magnetfeld reagieren und dabei Satelliten beschädigen, Navigationssysteme stören und sogar zu Stromausfällen führen wie am 13. März 1989. Damals legte ein solarer Sturm die Generatorstation im kanadischen Québec lahm und ließ sechs Millionen Menschen neun Stunden lang im Dunkeln sitzen.