Forscher weisen mehr als 600.000 Magnetgebiete auf der Oberfläche nach Sonne: Magnetismus auch ohne Flecken - scinexx | Das Wissensmagazin
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Forscher weisen mehr als 600.000 Magnetgebiete auf der Oberfläche nach

Sonne: Magnetismus auch ohne Flecken

Oben: Die Sonnenscheibe im Aktivitätsmaximum Mitte Juli 2000, links die Magnetkartierung des Satelliten-Instruments MDI, rechts die Sonnenflecken im gelben Licht. Unten: Die Sonnenscheibe im Aktivitätsminimum im November 2007, links die MDI-Magnetkarte mit dem eingerahmten Untersuchungs-Ausschnitt von 108.000 mal 85.000 Kilometern, der rechts im roten Licht einer Wasserstofflinie mit den identifizierten kleinräumigen Magnetgebieten gezeigt wird. © Universität Göttingen

Die magnetische Aktivität der Sonne schwankt in einem mehrjährigen Zyklus und befindet sich derzeit in einem besonders tiefen Minimum – auf der Sonnenscheibe sind keine Flecken zu beobachten. Dennoch ist auch in einer solchen Phase Magnetismus nachweisbar, wie Göttinger Wissenschaftler jetzt in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ gezeigt haben.

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Mit einem neuen Verfahren der automatisierten Mustererkennung in einem speziellen blauen und violetten Teil des Sonnenlichtspektrums ist es ihnen gelungen, lichtschwache magnetische Gebiete mit einem Durchmesser von nur wenigen hundert Kilometern sichtbar zu machen und zu vermessen. Sie gehen davon aus, dass es mindestens 660.000 derartige Magnetgebiete auf der Sonnenoberfläche gibt.

In einer Phase des Aktivitätsminimums verharren die magnetischen Kraftlinien der Sonne in über 100.000 Kilometern Tiefe, bis sie von Auftriebskräften nach und nach hervorgebracht werden. Dort, wo sie die Oberfläche durchstoßen, erzeugen sie Sonnenflecken, die eine Ausdehnung von mehr als 10.000 Kilometern erreichen können. Sie sind eingebettet in große Regionen von magnetischer Nord- und Südpolarität, die auf den Magnetkarten des Satelliten-Instruments MDI hell und dunkel erscheinen.

Nach einem Maximum der Fleckenzahl zwischen 2000 und 2002 gab es im November vergangenen Jahres einen Tiefstand ohne jegliche Flecken. Dennoch war die Sonne nach Angaben der Astrophysiker Eberhard Wiehr und Burkart Bovelet von der Universität Göttingen nicht frei von Magnetismus. So zeigte die MDI-Karte ein „Pfeffer-und- Salz-Muster“ zahlreicher Nord- und Südpole von nur wenigen hundert Kilometern Durchmesser.

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Messung des Magnetismus keine leichte Aufgabe

Diese kleinen Magnetgebiete sichtbar zu machen, stellte die Astrophysiker vor besondere Herausforderungen: „Sie sind zum Teil derart eng benachbart, dass sich ihre Nord- und Südpolaritäten bei begrenzter Bildschärfe der Teleskope gegenseitig auslöschen. Selbst bei erfolgreicher Trennung lässt sich die magnetische Struktur aus den Daten nur mit Kenntnis der Temperaturverteilung ableiten. Die komplizierte Messung des Magnetismus verlangt zudem eine Belichtungszeit, die oft länger ist als die Lebensdauer der Magnetstrukturen“, so Wiehr.

Die Forscher nutzten daher für ihre Beobachtungen das blaue Licht des Kohlenwasserstoff-Moleküls (CH) und das violette Licht des ionisierten Kalziums (Ca+). In diesen Spektralbereichen leuchten die Magnetgebiete deutlich heller als ihre Umgebung. Schmalbandige Farbfilter machen es möglich, sie mit extrem kurzer Belichtung aufzunehmen.

Mehr als 600.000 kleine Magnetgebiete auf der Sonne

Die Aufnahmen der Göttinger Wissenschaftler zeigen eine außerordentliche Trennschärfe: In einem Ausschnitt von 108.000 mal 85.000 Kilometern konnten sie mit der von Bovelet entwickelten Software knapp 3.000 kleine magnetische Gebiete identifizieren, ihr weitgehend automatisiertes Programm zur Mustererkennung findet dabei auch außerordentlich lichtschwache Bereiche.

Dazu Wiehr: „Rechnet man die so erfassten Strukturen auf die gesamte Sonnenoberfläche hoch, so ist diese von wenigstens 660.000 kleinräumigen Magnetgebieten bedeckt.“ Die Astrophysiker vermuten, dass ihre tatsächliche Zahl noch größer sein dürfte. Unklar ist zurzeit noch, ob diese Magnetfelder auf die gleiche Weise erzeugt werden wie der mehrjährige Fleckenzyklus oder ob ihre Entstehung nahe der Sonnenoberfläche auf lokale „Dynamoeffekte“ zurückzuführen ist.

(idw – Universität Göttingen, 05.09.2008 – DLO)

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