Eine Ganzseitenansicht der Sonne, als sie am 17. April 2022 eine große Sonneneruption der Klasse X1.1 aus einem aktiven Sonnenfleckencluster entlässt. Nicht alle Eruptionen sind so schnell und explosiv (Bildnachweis: NASA/SDO und die Wissenschaftsteams AIA, EVE und HMI)
Neue Forschungsergebnisse haben einen umfassenden Katalog mysteriöser, sich langsam entwickelnder und ultraheißer Explosionen aus der Sonnenatmosphäre erstellt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine beträchtliche Anzahl dieser seltsam lethargischen Eruptionen, die erstmals in den 1980er Jahren entdeckt wurden, eine genauere Untersuchung rechtfertigen.
Sonneneruptionen sind Energieexplosionen, die auftreten, wenn sich die magnetischen Feldlinien der Sonne verheddern oder kreuzen und dann um dunkle Flecken, die Sonnenflecken, herum zusammenbrechen und sich wieder verbinden. Diese Strahlungsausbrüche können, wenn sie stark genug sind, Satelliten beschädigen und sogar die Strom- und Kommunikationsinfrastruktur auf der Erde beeinträchtigen.
Sonneneruptionen, die einige Minuten bis Stunden dauern, werden traditionell nach der Menge der von ihnen ausgestrahlten Energie klassifiziert. Diese neue Forschung unterscheidet jedoch Sonneneruptionen anhand der Geschwindigkeit, mit der sich ihre Energie tatsächlich aufbaut, und zeigt, dass viele Sonneneruptionen ihre Energie nicht so schnell wie ein Peitschenknall freisetzen und sich dann langsam verflüchtigen, wie es das Standardbild dieser Ereignisse nahelegt.
Mit Hilfe des Chandrayaan-2-Mondorbiters entdeckte ein Forscherteam innerhalb von drei Jahren 1.400 solcher langsam aufsteigender Flares, womit der Katalog der langsamen Flares gegenüber den etwa 100, die in den letzten 40 Jahren der Sonnenforschung entdeckt wurden, erheblich erweitert wurde.
„In der Sonnenphysik-Gemeinschaft bestand seit den frühen 2000er Jahren ein Konsens darüber, dass die meisten Sonneneruptionen diese schnell ansteigende Intensität aufweisen, gefolgt von einem langsamen Abklingen“, sagte Aravind Bharathi Valluvan, Teamleiter und Doktorand der Astrophysik an der University of California, San Diego, gegenüber kosmischeweiten.de. „Meine Forschung und die meines Teams haben jedoch gezeigt, dass nicht alle Sonneneruptionen diesem Muster folgen.“
Valluvan erklärte, dass die Sonnenwissenschaftler die langsamer aufsteigenden Flares oder „heißen thermischen“ Flares übersehen haben, weil sich die Computeralgorithmen zur Erkennung von Sonneneruptionen in den Beobachtungsdaten auf schnell aufsteigende oder „impulsive“ Flares konzentriert haben. Impulsive Flares sind so definiert, dass sie in weniger als der Hälfte ihrer Lebenszeit die maximal mögliche Fläche abdecken.
„Wir haben das nicht getan und stattdessen einen allgemeineren Ansatz gewählt. Wir haben festgestellt, dass es sehr viel mehr langsam aufsteigende Flares gibt, und das ist keine unbedeutende Teilmenge. Tatsächlich machen sie ein Viertel aller Flares aus“, so die Forscher weiter. „Wir müssen also die heißen thermischen Fackeln als eine separate Population untersuchen. Derzeit ist unser Wissen über diese langsameren Blitze noch recht begrenzt.
Was macht langsam aufsteigende Flares zu einem Rätsel?
Langsam aufsteigende Flares stellen ein Rätsel dar, da der magnetische Rekonnexionsprozess, von dem man annimmt, dass er sowohl impulsive Flares als auch heiße thermische Flares erzeugt, schnell abläuft, was auch zu einer schnellen Energiefreisetzung führen sollte.
Valluvan erklärte, dass Sonnenwissenschaftler ein besseres Verständnis der genauen Art und Weise benötigen, wie langsam ansteigende Flares erzeugt werden, wie sie sich durch die Sonnenkorona – die äußere Atmosphäre der Sonne – ausbreiten und ob dieser Prorogationsmechanismus zu einer langsameren Manifestation führen kann.
Ein Anhaltspunkt könnte in etwas liegen, das bei diesen langsameren Fackeln sehr kontraintuitiv ist: die Tatsache, dass sie unglaublich heiß sind.
Schnell aufsteigende Impulsflares werden mit Temperaturen von etwa 18 Millionen Grad Fahrenheit (10 Millionen Grad Celsius) in Verbindung gebracht. Langsam aufsteigende Flares hingegen werden als „heiße thermische Flares“ bezeichnet, weil sie mit noch höheren Temperaturen von bis zu 54 Millionen Grad Fahrenheit (30 Millionen Grad Celsius) verbunden sind.
„Eines ist sicher: Die Sonnenatmosphäre ist ein sehr heftiger Ort. Es gibt eine Menge turbulenter Aktivität, eine Menge flüssiger Plasma-Magnetfelder, die sich dort draußen vermischen, also gibt es eine Menge Turbulenzen“, sagte Valluvan. „Impulsive Sonneneruptionen sind mit nicht-thermischen Energieinjektionsprozessen verbunden. Die turbulente Aktivität verursacht diese nicht-thermische Injektion.“
Valluvan schlug vor, dass ein weniger turbulenzabhängiger, sondern eher thermischer und magnetischer Prozess hinter der Entstehung von langsam aufsteigenden Flares stehen könnte.
Ein weiteres wichtiges Ergebnis dieser Forschung ist, dass es keine Zwischenfackeln zwischen den schnell aufsteigenden impulsiven Fackeln und den langsameren heißen thermischen Fackeln gibt. Es muss einen Grund dafür geben, dass Fackeln nur in einem von zwei Extremen auftreten.
„Was ist das für ein ausgleichender Erzeugungsprozess, der hier stattfindet?“ sagte Valluvan. „Das ist etwas, das ich untersucht habe.“
Die Lösung des Rätsels der langsam aufsteigenden Sonneneruptionen könnte den Wissenschaftlern helfen, ein seit langem bestehendes Rätsel zu lösen: Warum ist die Sonnenkorona heißer als die „Oberfläche“ oder Photosphäre der Sonne?
Die Korona ist Hunderte Male heißer als die Sonnenoberfläche, obwohl die Photosphäre näher an der Wärmequelle der Sonne liegt, den Kernfusionsprozessen, die in ihrem Kern stattfinden. Dies beunruhigt die Wissenschaftler seit etwa einem halben Jahrhundert.
„Warum ist die Atmosphäre heißer als die Oberfläche der Sonne? Das ist etwas, wofür Sonneneruptionen immer als Lösung vermutet wurden, aber wir haben nie Beweise dafür gefunden“, schloss Valluvan. „Diese neuen Arten von Blitzen könnten eine mögliche Lösung für dieses Rätsel der koronalen Erwärmung sein. Und das ist eines der Dinge, über die ich mich am meisten freue.“
Die Forschungsarbeit wurde im Januar in der Zeitschrift Solar Physics veröffentlicht.
