So tief blickte noch keiner in die Atmosphäre der Sonne
Rekordbilder enthüllen ultrafeine Strukturen bei Sonneneruptionen – und helfen beim Verständnis des Weltraumwetters.
Ein hochauflösendes Bild der Sonneneruption, aufgenommen vom Inouye-Sonnenteleskop am 8. August 2024 um 20:12 UT. Das Bild hat eine Seitenlänge von etwa 4 Erddurchmessern.
Foto: NSF/NSO/AURA, CC BY 4.0
Am 8. August 2024 zeichnete das Daniel K. Inouye Solar Telescope auf Hawaii die bisher hochauflösendsten Bilder einer Sonneneruption auf. Um 20:12 Uhr Weltzeit blickte das Teleskop tief in die Atmosphäre der Sonne. Es erfasste Strukturen, die bislang nur in Theorien existierten.
Die Aufnahmen entstanden im sogenannten H-Alpha-Bereich des Lichts. Diese Wellenlänge bei 656,28 Nanometern erlaubt es, Details sichtbar zu machen, die sonst verborgen bleiben. Zum Vorschein kamen fadenförmige Bögen aus Plasma – sogenannte koronale Schleifen. Sie sind so schmal wie nie zuvor dokumentiert. Einige messen nur rund 21 km, im Durchschnitt 48 km. Damit zeigen die Bilder die kleinsten Schleifen, die jemals auf unserer Sonne sichtbar wurden.
Inhaltsverzeichnis
Magnetische Bögen mit Folgen für die Erde
Koronale Schleifen folgen den unsichtbaren Magnetfeldlinien der Sonne. Wenn sie sich verdrehen und reißen, entlädt sich gewaltige Energie. Daraus entstehen Sonneneruptionen – kurze, aber kraftvolle Explosionen. Diese Eruptionen schicken Strahlung und Teilchen ins All. Treffen sie auf die Erde, können sie Satelliten, Stromnetze oder Kommunikationssysteme stören.
Die Aufnahmen des Inouye-Teleskops geben damit nicht nur neue Einblicke in die Physik der Sonne. Sie könnten auch helfen, das sogenannte Weltraumwetter besser vorherzusagen – und damit Gefahren für unsere Technik zu mindern.
„Das erste Mal“ für das größte Sonnenteleskop
„Dies ist das erste Mal, dass das Inouye-Sonnenteleskop eine Sonneneruption der Klasse X beobachtet hat“, erklärt Cole Tamburri. Er ist Hauptautor der Studie und derzeit Doktorand an der University of Colorado Boulder. Unterstützt wird er vom Inouye Solar Telescope Ambassador Program. Das Ziel: junge Forschende vernetzen und ihre Datenarbeit in die internationale Sonnenforschung tragen.
Die Klasse X steht für die stärksten Eruptionen, die unsere Sonne erzeugen kann. Tamburri nennt sie „die energiereichsten Ereignisse, die unser Stern hervorbringt“. Er und sein Team hatten Glück: „Wir hatten das Glück, dieses unter perfekten Beobachtungsbedingungen zu erfassen.“
Zur Verdeutlichung wurden bei diesem Foto der Sonneneruption Beschriftungen der verschiedenen relevanten Bildbereiche hinzugefügt: Flare-Bänder (helle Bereiche der Energiefreisetzung in der dichten unteren Sonnenatmosphäre) und eine Arkade aus Koronalschleifen (Plasmabögen, die Magnetfeldlinien umreißen, die Energie von der Korona zu den Flare-Bändern transportieren). NSF/NSO/AURA, CC BY 4.0
Ein Teleskop am Limit seiner Technik
Das Team bestand aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des National Solar Observatory (NSO), des Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP) sowie weiterer US-Institute. Gemeinsam richteten sie den Blick auf Hunderte hauchdünner Magnetfeldschleifen, die sich über den Flare-Bändern spannten.
Das Herzstück der Beobachtung ist das Instrument „Visible Broadband Imager“ (VBI). Es löst Strukturen bis hinunter zu etwa 24 km auf. Damit ist es zweieinhalb Mal genauer als das bisher zweitbeste Sonnenteleskop. „Vor Inouye konnten wir uns nur vorstellen, wie diese Größenordnung aussieht“, sagt Tamburri. „Jetzt können wir sie direkt sehen.“
Maria Kazachenko, Mitautorin der Studie, ergänzt: „Zu wissen, dass ein Teleskop theoretisch etwas kann, ist eine Sache. Es tatsächlich an dieser Grenze zu sehen, ist aufregend.“
Mehr entdeckt als erwartet
Eigentlich war geplant, die Dynamik einer Spektrallinie mit einem anderen Instrument, dem Visible Spectropolarimeter (ViSP), zu untersuchen. Doch die VBI-Daten enthüllten einen Schatz: ultrafeine Schleifenstrukturen, die in neue Modelle der Sonneneruptionen einfließen können. „Wir haben nach einer Sache gesucht und sind auf etwas noch Faszinierenderes gestoßen“, gibt Kazachenko zu.
Theorien hatten schon länger vermutet, dass solche Schleifen zwischen 10 und 100 km breit sein könnten. Doch Beweise fehlten. Jetzt liegt erstmals eine Bestätigung vor. Tamburri sagt dazu: „Endlich können wir einen Blick auf die räumlichen Größenordnungen werfen, über die wir seit Jahren spekuliert haben.“
Grundbausteine der Sonnenarchitektur?
Die Forschenden diskutieren, ob diese ultrafeinen Schleifen die kleinsten Bausteine der Sonnenarchitektur sind. Tamburri zieht ein Bild aus der Natur: „Es ist, als würde man von einem Wald plötzlich jeden einzelnen Baum sehen.“ Statt unscharfer Bündel erscheinen erstmals einzelne Strukturen.
Sollte sich diese Annahme bestätigen, könnten die neuen Daten erklären, wie magnetische Rekonnexion abläuft – der Prozess, bei dem Magnetfeldlinien brechen und sich neu verbinden. Diese Vorgänge treiben Sonneneruptionen an und sind zentral für das Verständnis des Weltraumwetters.
Bilder, die Geschichten erzählen
Die Aufnahmen zeigen dunkle, fadenförmige Strukturen, die sich wie Bögen über helle Flarestreifen spannen. Ein kompakter dreieckiger Bereich in der Mitte, ein geschwungener Bogen darüber – die Komplexität ist mit bloßem Auge erkennbar.
Tamburri fasst zusammen: „Das ist ein Meilenstein in der Sonnenforschung. Endlich sehen wir die Sonne in ihrer tatsächlichen Größe.“
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