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Sonne: UV-Flackern verrät drohenden Strahlenausbruch

Astronomen identifizieren mögliche Vorwarnzeichen solarer Flares

Solare UV-Blitz
Der kleine Extrem-UV-Lichtblitz im Zentrum dieser Aufnahme eines Sonnenflecks kündigt einen kommenden Strahlenausbruch an. © NASA/SDO/AIA/Dissauer et al. 2022

Funkelnder Vorbote: Forschende haben ein mögliches Vorwarnzeichen für solare Strahlenausbrüche entdeckt. Demnach zeigen kurze Miniblitze im ultravioletten Bereich an, ob eine aktive Region auf der Sonnenoberfläche demnächst einen Flare produzieren wird oder nicht. Verursacht wird dieses Flackern im UV-Bereich vermutlich durch lokale Umlagerungen der Magnetfeldlinien, die die Spannungen in dieser Zone verstärken – und so eine Entladung als Strahlenausbruch wahrscheinlicher machen.

Wenn sich auf unserer Sonne ein starker Strahlenausbruch ereignet, kann dies Folgen auch für die Erde haben. Denn besonders energiereiche solare Flares können Satelliten beschädigen, die Funkkommunikation stören und ganze Stromnetze lahmlegen. 1967 löste ein solcher Sonnensturm sogar fast einen Atomkrieg aus. Entsprechend wichtig wäre eine Vorhersage drohender Flares.

Das Problem jedoch: Zwar ist bekannt, dass Strahlenausbrüche von Sonnenflecken ausgehen – dunkleren, kühleren Zonen auf der Sonnenoberfläche, in denen Magnetfeldlinien große Bögen und eng verdrillte Knoten bilden. Aber ob und wann sich ein solcher Sonnenfleck in einem Ausbruch entlädt, lässt sich bisher nicht eindeutig vorhersagen.

Aktive Zonen unter Beobachtung

Jetzt könnte Astronomen ein wichtiger Schritt hin zu einer Vorhersage von solaren Strahlenausbrüchen gelungen sein. Das Team um K.D. Leka von den NorthWest Research Associates in Colorado hat in seiner Studie nach Merkmalen aktiver Zonen auf der Sonnenoberfläche gesucht, die schon im Vorfeld akut Flare-trächtige Sonnenflecken von Flare-freien unterscheiden.

Als Basis dienten den Forschenden Aufnahmen im Ultraviolett- und Extremultraviolett-Bereich, den die NASA-Sonnensonde Solar Dynamics Observatory (SDO) im Laufe der letzten acht Jahre von aktiven Regionen auf der Sonne erstellt hat. Die aus diesen Daten ermittelten Parameter glichen sie mit einer Liste von solaren Strahlenausbrüchen ab, die der auf solaren Röntgenflares spezialisierte US-Satellit GOES/XRS in diesem Zeitraum einfangen hatte.

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Vergleich
Aktive Sonnenregion am Tag vor einem Flare (links) und vor einem ruhigen Tag. © NASA/SDO/AIA/Dissauer et al. 2022

UV-Funkeln am Tag davor

Tatsächlich wurde das Team fündig: Bei den Sonnenflecken, die wenig später einen Strahlenausbruch verursachten, zeigten sich häufig schon im Vorfeld auffällige UV-Fluktuationen in der darüberliegenden Sonnenkorona. „Die Aufnahmen deuten darauf hin, dass solche Regionen eine Neigung zu kurzlebigen, kleinräumigen Helligkeitszunahmen aufweisen“, berichten Leka und Kollegen. Dieses Flackern im UV-Bereich trat vorwiegend in den Zonen auf, in denen sich innerhalb der nächsten 24 Stunden ein Flare ereignete.

Damit könnten diese Miniblitze eine Art Vorboten kommender Strahlenausbrüche darstellen. Leka und Kollegen vermuten, dass die kleinen, kurzen Helligkeitsausbrüche entstehen, wenn sich Magnetfeldlinien in diesen Zonen umlagern und rekombinieren. Solche Rekonnexionen von solaren Magnetfeldlinien tragen gängiger Theorie zufolge dazu bei, das lokale Magnetfeld der aktiven Regionen noch weiter zu verknäulen und aufzuladen. Die dadurch aufgestaute Energie entlädt sich dann ein einem oder mehreren großen Strahlenausbrüchen.

Vorwarnzeichen lokal statt regional

Die Auswertungen zeigten aber auch, dass diese kleinräumigen Rekonnexionen nicht ausreichen, um Flare-trächtige Gebiete insgesamt aufzuheizen. Diese Areale erscheinen dadurch im UV-Bereich kaum heller als vergleichbare Sonnenflecken ohne unmittelbar drohende Ausbrüche. „Das ist ein wenig überraschend, weil man erwarten könnte, dass die zunehmende magnetische Komplexität starke, die Korona aufheizende Ströme verursacht“, schreiben die Forschenden. „Doch das ist offenbar nicht der Fall.“

Deutlich zuverlässiger scheint dagegen das jetzt entdeckte „Funkeln“ der ultravioletten Miniblitze zu sein. „Unsere Ergebnisse könnten uns einen neuen Marker liefern, an dem wir erkennen können, welche aktiven Regionen auf der Sonne wahrscheinlich demnächst einen Strahlenausbruch produzieren und welche längere Zeit ruhig bleiben“, sagt Leka. Sollte sich dies bestätigen, könnte diese Erkenntnis dabei helfen, solare Flares künftig besser vorhersagen zu können. (The Astrophysical Journal, 2023; doi: 10.3847/1538-4357/ac9c04)

Quelle: NASA

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