Die heiße Atmosphäre des Gelben Zwerges

Ein internationales Team mit österreichischer Beteiligung weist nach, dass sich die Atmosphäre der Sonne durch Alfv´en-Plasmawellen aufheizt: Die 2020 geplante Solar Orbit Mission soll die Erkenntnisse weiter bestätigen.

Die Sonne ist heiß. An ihrer Oberfläche ist sie bis zu 6000 Grad Celsius heiß. Der Erdkern schafft in etwa die gleichen Temperaturen. Die Oberfläche der Erde ist freilich wesentlich angenehmer: Hier entwickelte sich, dank des Schutzes vor elektromagnetischen Strahlungen aus dem All durch die Erdatmosphäre und durch das Erdmagnetfeld, Leben. In der höheren Atmosphäre der Sonne – der Korona – hingegen wird es höllisch: Die Temperaturen des Gelben Zwerges, wie die Sonne wegen ihrer im Vergleich zu anderen Sternen im Universum eher geringen Größe in der Forschung genannt wird, erreichen hier regelmäßig bis zu einer Million Grad Celsius.

Warum das so ist, hat ein internationales Forschungsteam, dem auch das Grazer Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaft (ÖAW) angehört, herausgefunden. Das Plasma, also ein leuchtendes, elektrisch leitendes Gasgemisch, aus dem die Korona der Sonne besteht, heizt sich hier durch den Transport und die Umwandlung von Alfvenwellen´ auf. Das berichten die Forscher in „Nature Physics“. Diese Plasmawellen sind nach dem schwedischen Physiknobelpreisträger des Jahres 1970, Hans Alfven,´ benannt: „Zwar vermuteten wir schon lang, dass die Alfvenwellen´ für die hohen Temperaturen verantwortlich sind, doch nun ist es uns gelungen, diese Wellen zu beobachten. Ein echter Durchbruch“, sagt Teimuraz Zaqarashvili, Mitautor und Forscher am Space Research Institute in Graz.

In einem Plasma kann es, je nach Temperatur und Magnetfeld, eine Vielzahl von verschiedenen Wellen geben. Es sei auch möglich, dass andere Wellen die Korona mitaufheizen. Doch hauptverantwortlich ist die Alfven-´Plasmawelle: Sie entsteht durch Schwingungen der magnetischen Feldlinien.

Gelungen ist der Nachweis, da die Forscher einen Sonnenfleck aus dem Jahr 2014 simultan mithilfe des Dunn Solar Telescope (USA) und des Solar Dynamics Observatory der Nasa beobachteten (siehe auch: „Auf der Suche nach dem Ursprung des Kosmos“). „Wir konnten die Daten der Teleskope in einer kurzen Zeit von wenigen Monaten auswerten“, sagt Zaqarashvili. Das Team wies mit der Beobachtung erstmals Alfvenwellen´ und ihre Energieumwandlung in der Sonnenatmosphäre nach. Laut Zaqarashvili sei nun der „Schlüssel

wie unsere Sonne sind eine kleinere Sternenart. Sterne werden nach dem Aussehen ihres Lichtspektrums in Spektralklassen eingeteilt. Die Sonne wird im Spektraltyp G eingeordnet, da sie gelb leuchtet. Unser nächster rötlich leuchtender Nachbar, Proxima Centauri, ist hingegen ein Roter Zwerg, wie zwei Drittel aller Sterne. Größe und Masse der Zwerge sind im Vergleich zu anderen Sternen, die etwa in Überriesen oder Hyperriesen eingeteilt werden, relativ klein. für die Lösung des Rätsels um die koronale Aufheizung“gefunden.

Das Ergebnis bringt die Erforschung des Universums weiter voran. Theoretisch kann die Beobachtung nun auch auf andere Sterne im All angewandt werden: etwa auf den unserer Sonne nächstgelegenen, 4,24 Lichtjahren entfernten Proxima Centauri (siehe auch: „Auf der Suche nach dem Ursprung des Kosmos“).

Die Forscher des IWF erhoffen sich durch die im Jahr 2020 geplante Solar Orbiter Mission weitere Erkenntnisse. Die (unbemannte) Mission der europäischen Raumfahrtbehörde ESA wird die Sonne aus dem Abstand von 45 Sonnenradien unter die Lupe nehmen. Die Raumsonde wird mit einer amerikanischen Rakete ins All befördert. Sie wird mit sämtlichen fernerkundlichen Messgeräten ausgestattet sein, die zur Untersuchung der Sonne beitragen können: etwa einem Extreme Ultraviolet Imager (EUI), um Bilder der Korona im ultravioletten Bereich zu bekommen.