Ein starker Sonnensturm, der diesen Monat die Erde erreichte, verursachte helle Polarlichter am Himmel. (Repräsentativ)
Washington:
Das Magnetfeld der Sonne, das Sonnenstürme wie den verursacht, der diesen Monat die Erde traf und wunderschöne Polarlichter hervorbrachte, könnte laut Forschern in geringeren Tiefen im Inneren des Sterns entstehen als bisher angenommen.
Die äußeren 30 % der Sonne bestehen aus einem „Ozean“ aufgewirbelter Gase, die mehr als 210.000 km unter die Sonnenoberfläche tauchen. Die Forschung, die neue theoretische Modelle mit Beobachtungen der die Sonne beobachtenden Raumsonde SOHO vergleicht, liefert starke Beweise dafür, dass ihr Magnetfeld nahe der Spitze dieses Ozeans erzeugt wird – weniger als 5 % weiter innen oder etwa 20.000 Meilen (32.000 km) – und nicht in der Nähe des Bodens, wie lange vermutet.
Die Erkenntnisse würden nicht nur Einblicke in die dynamischen Prozesse der Sonne gewähren, sondern könnten auch die Vorhersage von Sonnenstürmen verbessern und möglichen Schäden an Stromnetzen, Funkkommunikationssystemen und Satelliten im Orbit vorbeugen, sagten die Forscher.
Die meisten Sterne verfügen über Magnetfelder, die offenbar durch die Bewegung superheißer Gase in ihrem Inneren erzeugt werden. Das sich ständig ändernde Magnetfeld der Sonne treibt die Bildung von Sonnenflecken – sich verschiebenden dunklen Flecken – auf ihrer Oberfläche voran und löst Sonneneruptionen aus, die heiße geladene Teilchen in den Weltraum schleudern.
„Die oberen 5 bis 10 Prozent der Sonne sind eine Region, in der die Winde ideal sind, um durch einen faszinierenden astrophysikalischen Prozess starke Magnetfelder zu erzeugen“, sagte Geoffrey Vasil, angewandter und Computermathematiker an der Universität von Edinburgh in Schottland und Hauptautor der am Mittwoch in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie.
Bei diesem Prozess kommt es zu rotierenden Strömungsmustern von superheißen ionisierten – elektrisch geladenen – Gasen, die im Inneren der Sonne als Plasma bezeichnet werden.
Die genauen Mechanismen, nach denen die Sonne ihr Magnetfeld erzeugt – den Sonnendynamo, wie die Wissenschaftler es nennen – sind in der theoretischen Physik nach wie vor ein ungelöstes Problem. Diese Forscher gehen davon aus, dass diese Strömungsmuster der Schlüssel sind.
„Wenn das Plasma, aus dem die Sonne besteht, vollständig stationär wäre, wissen wir, dass das Magnetfeld der Sonne mit der Zeit abklingen würde und es bald keine Sonnenflecken oder andere Sonnenaktivitäten mehr geben würde. Das Plasma in der Sonne bewegt sich jedoch, und zwar.“ Bewegung ist in der Lage, das Magnetfeld der Sonne zu regenerieren und aufrechtzuerhalten“, sagte der theoretische Physiker und Co-Autor der Studie Daniel Lecoanet von der Northwestern University in Illinois.
Das solare Magnetfeld nimmt in einem bestimmten Muster ab und ab, wobei alle 11 Jahre Sonnenflecken – Regionen mit sehr großen Magnetfeldern – entstehen und wieder verschwinden, was die Sonne, wie Vasil es nannte, zu einer „riesigen magnetischen Uhr“ macht.
„Aber wir müssen noch die ganze Geschichte darüber herausfinden, wie es passiert. Komplexe interagierende Flüssigkeitsbewegungen (in diesem Fall das Sonnenplasma) treiben letztendlich einen Dynamo an, aber wir können die Details noch nicht erklären“, fügte Vasil hinzu.
Der italienische Universalgelehrte Galileo führte 1612 die ersten detaillierten Beobachtungen von Sonnenflecken mit von ihm erfundenen Teleskopen durch. Der amerikanische Astronom George Hale stellte Anfang des 20. Jahrhunderts fest, dass Sonnenflecken magnetisch sind.
„Und wir rätseln immer noch über diese lästigen Sonnenflecken“, sagte Vasil.
Ein starker Sonnensturm, der diesen Monat die Erde erreichte, verursachte helle Polarlichter am Himmel, obwohl die technologische Infrastruktur der Erde unversehrt blieb.
„Gelegentlich explodiert eine Gruppe von Sonnenflecken und schleudert eine Milliarde Tonnen heißer geladener Teilchen in Richtung Erde, wie es letzte Woche passiert ist“, sagte Vasil.
Aber ein starker Sonnensturm wie der im Jahr 1859 namens Carrington Event könnte Schäden in Billionenhöhe anrichten und Hunderte Millionen Menschen ohne Strom zurücklassen, sagten die Forscher.
„Man kann sich Magnetfelder wie Gummibänder vorstellen. Die Bewegungen in der Nähe der Sonnenoberfläche können die Gummibänder dehnen, bis sie reißen. Das brechende Magnetfeld kann dann Material in einem sogenannten Sonnensturm nach außen in den Weltraum schleudern. Wenn wir Pech haben, können diese Stürme auf die Erde zusteuern und unseren Satelliten und unserem Stromnetz erheblichen Schaden zufügen“, fügte Lecoanet hinzu.
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