Neue Sonnenbeobachtungen bestätigen eine 17 Jahre alte Theorie

Die Sonnenkorona, aufgenommen während der totalen Sonnenfinsternis am 21. August 2017 in Mitchell (Oregon). (Credits: Boe, Habbal, Druckmüller, Ding, Hodérova, & Štarha, Astrophysical Journal, 888, 100, (Jan. 10, 2020))
Die Sonnenkorona, aufgenommen während der totalen Sonnenfinsternis am 21. August 2017 in Mitchell (Oregon). (Credits: Boe, Habbal, Druckmüller, Ding, Hodérova, & Štarha, Astrophysical Journal, 888, 100, (Jan. 10, 2020))

Vor 17 Jahren theoretisierte der Astrophysiker J. Martin Laming vom U.S. Naval Research Laboratory, warum sich die chemische Zusammensetzung der äußersten Schicht der Sonne von jenen der tieferen Schichten unterscheidet. Seine Theorie wurde kürzlich mittels erd- und weltraumgestützter Beobachtungen der solaren magnetischen Wellen bestätigt.

Sein neuester Artikel in einem wissenschaftlichen Journal beschreibt, wie diese magnetischen Wellen die chemische Zusammensetzung modifizieren. Dieser Prozess ist völlig neu für die Sonnenphysik oder Astrophysik, aber bereits aus der Optik bekannt. Er war Gegenstand des Nobelpreises, der 1997 Steven Chu und 2018 Arthur Ashkin verliehen wurde.

Laming begann dieses Phänomen Mitte der 1990er Jahre zu untersuchen und veröffentlichte die Theorie im Jahr 2004. “Es ist spannend zu sehen, dass die neuen Beobachtungen demonstrieren, was in der Theorie ‘unter der Haube’ passiert und dass es auf der Sonne tatsächlich in echt passiert”, sagte er.

Die Sonne besteht aus vielen Schichten. Astronomen bezeichnen ihre äußerste Schicht als die Korona, die von der Erde aus nur während einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar ist. Alle Sonnenaktivitäten in der Korona werden durch das solare Magnetfeld angetrieben. Diese Aktivitäten bestehen aus Sonnenflares, koronalen Massenauswürfen, schnellen Sonnenwinden und energiereichen solaren Teilchen. Diese verschiedenen Manifestationen der solaren Aktivität werden alle durch Schwingungen oder Wellen der magnetischen Feldlinien angetrieben oder ausgelöst.

“Genau dieselben Wellen verursachen die Veränderung der chemischen Zusammensetzung, wenn sie auf die tieferen Regionen der Sonne treffen. Diese Materie steigt dann auf, was wir in der Korona sehen”, sagte Laming. “Auf diese Weise bietet die chemische Zusammensetzung der Korona eine neue Möglichkeit, um Wellen in der solaren Atmosphäre zu verstehen und neue Einblicke in die Ursprünge der Sonnenaktivität zu gewinnen.”

Christoph Englert, der Vorsitzende der Space Science Division am U.S. Naval Research Laboratory, betont den Nutzen für die Vorhersage des Weltraumwetters und wie Lamings Theorie helfen könnte, Veränderungen unserer Kommunikationsfähigkeit auf der Erde vorherzusagen.

“Wir schätzen, dass die Sonne zu 91 Prozent aus Wasserstoff besteht, aber der kleine Anteil an Ionen wie Eisen, Silizium oder Magnesium dominiert den Strahlungsausstoß der Korona im Ultraviolett- du Röntgenbereich”, sagte er. “Wenn sich die Häufigkeit dieser Ionen ändert, verändert sich auch der Strahlungsausstoß. Was auf der Sonne geschieht, hat bedeutende Auswirkungen auf die obere Erdatmosphäre, die wichtig für die Kommunikation und Radartechnologien ist. Beides stützt sich auf die Frequenzausbreitung über den Horizont oder vom Boden in den Weltraum.”

Es hat auch Einfluss auf Objekte in der Umlaufbahn. Die Strahlung wird in den oberen Schichten der Erdatmosphäre absorbiert, wodurch in der oberen Atmosphäre Plasma – die Ionosphäre – gebildet wird. Außerdem kontrahiert und expandiert sie, was die atmosphärischen Reibungseffekte auf Satelliten und Weltraumschrott beeinflusst.

“Die Sonne setzt auch hochenergetische Teilchen frei”, sagte Laming. “Sie können Satelliten und andere Objekte im Weltraum beschädigen. Die hochenergetischen Teilchen selbst sind mikroskopisch klein, aber es ist ihre Geschwindigkeit, die sie für elektronische Systeme, Solarzellen und Navigationsequipment im Weltraum gefährlich macht.”

Englert sagte, dass die zuverlässige Vorhersage der Sonnenaktivität ein langfristiges Ziel sei, wofür wir die inneren Abläufe unseres Sterns verstehen müssen. “Diese neueste Leistung ist ein Schritt in diese Richtung. Es gibt eine lange Geschichte an Entwicklungen in der Astronomie, die den technischen Fortschritt vorantrieben – bis hin zu Galileo. Wir sind gespannt, diese Tradition fortzuführen, um die U.S. Navy zu unterstützen.”

Die Space Science Division führt Untersuchungen, Entwicklungen, Tests und Evaluationen in der Sonnen- und Geophysik, Astrophysik, Forschung der oberen/mittleren Atmosphäre und Astronomie durch. Dazu gehören Instrumente an Bord von Satelliten, Forschungsraketen, Ballone und bodengestützte Einrichtungen, sowie mathematische Modelle.

Quelle

(THK)

Werbung

Ersten Kommentar schreiben

Antworten

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.


*