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Neue Erkenntnisse durch Weltraumteleskop "IRIS" © APA (AFP/NASA/JAXA)
Neue Erkenntnisse durch Weltraumteleskop "IRIS" © APA (AFP/NASA/JAXA)

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Sonnenforschung: Pseudo-Schocks als Energiequelle für die Korona

11.10.2018

Diese Meldung ist Teil einer wöchentlichen Zusammenfassung für den APA-Science-Newsletter Nr. 34/2018 und nicht zwingend tagesaktuell

In der Korona, der äußeren Hülle der Sonne, ist es sehr viel heißer als das Plasma auf der Sonnenoberfläche selbst. Eine mögliche Lösung für dieses Paradoxon hat ein internationales Team, dem auch das Institut für Weltraumforschung (IWF) in Graz angehört, gefunden: Pseudo-Schocks in der Korona dürften so viel Energie freisetzen, die das Plasma der höheren Sonnenatmosphäre aufheizt.

Seit über 4,5 Milliarden Jahren versorgt die Sonne die Erde mit Licht und Wärme. Die höhere Atmosphäre der Sonne erreicht unvorstellbar hohe Temperaturen von mehr als einer Million Grad Celsius. Das ist etwa noch hundertmal heißer als die unterste Schicht der Sonnenatmosphäre (Photosphäre). Etliche theoretische Untersuchungen haben bereits versucht, die Frage der Aufheizung der höheren Atmosphäre der Sonne zu beantworten.

Abrupter Temperaturanstieg

Wissenschafter haben vor längerem erkannt, dass die Temperatur in einer nur einige hundert Kilometer dünnen Schichte abrupt ansteigt. Um das dünne Gas in der Korona weiter aufzuheizen, wäre grundsätzlich nicht viel Energie erforderlich. Nach wie vor ist aber der Mechanismus unklar, der die Energie in die Korona hineinpumpt und verteilt. Es wird vermutet, dass die dazu erforderliche Energie aus den dichten unteren Schichten entlang des Magnetfelds transportiert und in der Korona umgewandelt wird, wodurch sich dort das Plasma aufheizt. Der Prozess selbst wurde jedoch noch nicht beobachtet.

Mit dem im Jahr 2013 auf den Weg geschickten Weltraumteleskop "IRIS" haben die Forscher nun doch ein Geheimnis der Sonne enthüllen können. Durch simultane Beobachtungen in unterschiedlichen Wellenlängen mithilfe des Interface Region Imaging Spectrometer (IRIS) und des Solar Dynamics Observatory der NASA haben sie dem Plasma auf der Sonne bei der Arbeit zugesehen. In der jüngsten Ausgabe von "Nature Astronomy" hat ein internationales Team unter Beteiligung von Forschern des Grazer IWF der Österreichischen Akademie der Wissenschaften den Nachweis von Pseudo-Schocks in der Korona erbracht. Konkret haben sie eine "allgegenwärtige Präsenz" dieser Schocks im Bereich der Sonnenflecken festgestellt. Anders als normale Schockwellen weisen Pseudo-Schocks Diskontinuitäten in der Massendichte und Temperatur auf, der Druck bleibt aber gleich.

Energietransfer nach oben

Die Forscher gehen nun davon aus, dass durch diese Pseudo-Schocks in und rund um Sonnenflecken die Energie in die darüberliegende Korona transferiert und diese aufgeheizt wird. Die Pseudo-Schockwellen würden ausreichend Energie erzeugen können, um das Plasma in der Sonnenatmosphäre aufzuheizen: "Die beobachteten Pseudo-Schocks haben genügend Energie und Masse, um den Strahlungs- und Masseverlust zu kompensieren ", präzisierte IWF-Forscher Teimuraz Zaqarashvili, Co-Autor der Studie.

"Es ist uns gelungen, die beobachteten Pseudo-Schocks durch numerische Simulationen von teilweise ionisierten Plasmagleichungen zu reproduzieren, womit die Beobachtungen mit der Theorie völlig übereinstimmen", zeigte sich Zaqarashvili zufrieden. Die Grazer Forscher gehen davon aus, dass die neuen Erkenntnisse auch zukünftige Modellrechnungen und Beobachtungen im Rahmen der Mission Solar Orbiter vorantreiben werden. Im Rahmen dieser ESA-Mission, die im Jahr 2020 mit starker amerikanischer Beteiligung starten soll, wird die Sonne und die Heliosphäre aus dem Abstand von etwa 45 Sonnenradien unter die Lupe genommen werden. Das IWF wurde mit der Antennenkalibrierung beauftragt, es baut den Bordcomputer für das Radiowelleninstrument (RPW) und ist Co-Investigator beim Magnetometer.

Service: A. K. Srivastava, K. Murawski, B. Kuzma, D. P. Wojcik,T. Zaqarashvili , B. N. Dwivedi et al.: "Confined pseudo-shocks as an energy source for the active solar corona", Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-018-0590-1, 2018

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