Neue Muster in den Sonnenschichten könnten Wissenschaftlern bei der Lösung des Sonnenrätsels helfen

Astronomen sind dem Verständnis eines der beständigsten Geheimnisse der Sonne einen Schritt näher gekommen, indem sie beispiellose Daten aus dem Magnetfeld der Sonne erfasst haben.

 

Die bahnbrechenden Daten, die vom Daniel K Inouye Solar Telescope (DKIST) der US National Science Foundation (NSF) auf Hawaii – dem leistungsstärksten Sonnenteleskop der Welt – gesammelt wurden, haben die bislang detailliertesten Darstellungen des Magnetfelds des sogenannten Sonnenteleskops geliefert „ruhige“ Oberfläche der Sonne.

 

Ein internationales Wissenschaftlerteam, darunter auch Forscher der University of Sheffield, glaubt, dass die Daten Auswirkungen darauf haben, wie wir den Energietransfer zwischen den Schichten der Sonne modellieren.

 

Dies könnte helfen, eines der größten Rätsel der Astrophysik zu erklären – warum die äußerste Schicht der Sonne („Korona“) hunderte Male heißer ist als die Oberfläche („Photosphäre“), obwohl das Gegenteil zu erwarten wäre.

 

Professor Robertus Erdelyi, ein leitender Co-Forscher von der School of Mathematics and Statistics der University of Sheffield, sagte: „Die Beobachtungen haben eine Serpentinentopologie des Magnetfelds in der unteren Sonnenatmosphäre, oft auch Chromosphäre genannt, aufgedeckt und bestätigt. Eine genaue.“ Einblicke in die Magnetfeldgeometrie sind von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der verschiedenen energetischen Phänomene, die die Dynamik des Plasmas in der Sonnenatmosphäre bestimmen.

 

„Dazu gehört auch das vielgesuchte magnetische Verhalten, das letztendlich dafür verantwortlich sein könnte, dass das Sonnenplasma Temperaturen von mehreren Millionen Kelvin erreicht. Es wird auch angenommen, dass diese Magnetfelder die größten und stärksten Explosionen in unserem gesamten Sonnensystem auslösen, die koronalen Massenauswürfe.“ (CMEs).“

 

DKIST wurde 2022 eingeweiht und ist das leistungsstärkste solare optische Teleskop der Erde. Es ermöglicht rekordverdächtige Beobachtungen der Sonne, mit einem Auflösungsvermögen, das dem Betrachten einer 50-Pence-Münze in Manchester von London aus entspricht.

 

Das von der Queen's University Belfast in Zusammenarbeit mit der University of Sheffield, dem National Solar Observatory der NSF, dem High Altitude Observatory der California State University, dem Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Deutschland und der Eötvös Loránd University in Ungarn geleitete Projekt nutzte diese Kraft um ein neues, komplexes, schlangenartiges Energiemuster im Magnetfeld aufzudecken.

 

In der Vergangenheit konzentrierten sich viele Untersuchungen zu den Wärmeschwankungen zwischen der Korona und der Photosphäre auf „Sonnenflecken“ – sehr große, stark magnetische und aktive Regionen, deren Größe oft mit der Erde vergleichbar ist – die als Energieleitungen zwischen den äußeren Schichten der Sonne fungieren können .

 

Abseits von Sonnenflecken ist die sogenannte „stille Sonne“ mit Konvektionszellen bedeckt, die als „Granulat“ bekannt sind und typischerweise etwa die Größe Frankreichs haben. Sie beherbergen viel schwächere, aber dynamischere Magnetfelder, die möglicherweise die Geheimnisse für den Ausgleich des Energiehaushalts bergen der Chromosphäre.

 

Die meisten Beobachtungsberichte des letzten Jahrzehnts haben ergeben, dass Magnetfelder in der ruhigen Photosphäre in Form kleiner Schleifen organisiert sind. Mit DKIST haben Forscher etwas Unerwartetes entdeckt und den ersten Beweis für ein komplizierteres Muster gefunden, das mit einer schlangenartigen Variation der magnetischen Ausrichtung übereinstimmt.

 

Professor Michail Mathioudakis, Co-Ermittler der Forschung und Direktor von ARC bei Queen’s, sagte: „Je komplexer die kleinräumigen Variationen der Magnetfeldrichtung sind, desto plausibler ist es, dass Energie durch einen Prozess freigesetzt wird, den wir magnetische Rekonnektion nennen.“ – wenn zwei in entgegengesetzte Richtungen weisende Magnetfelder interagieren und Energie freisetzen, die zur Erwärmung der Atmosphäre beiträgt.

 

„Wir haben das leistungsstärkste optische Sonnenteleskop der Welt genutzt, um die komplexesten Magnetfeldausrichtungen aufzudecken, die jemals auf kleinstem Maßstab gesehen wurden. Dies bringt uns dem Verständnis eines der größten Rätsel der Sonnenforschung näher.“

 

Professor Erdelyi fügte hinzu: „Dank dieser Forschung könnten wir dem Verständnis der Sonne, unseres lebensspendenden Sterns, einen Schritt näher kommen.“

 

„Dies sind fantastische Ergebnisse, die von einer Kombination junger und erfahrener Wissenschaftler aus einer Vielzahl von Institutionen auf beiden Seiten des Atlantiks erzielt wurden. Das DKIST-Sonnenteleskop, das größte seiner Art, hat revolutionäre neue Wege in der Sonnenphysik eröffnet.“