Magnetische Tornados lösen Rätsel um Sonne
Ein Team aus europäischen Wissenschaftlern hat ultraheiße und superschnelle Tornados auf der Oberfläche der Sonne entdeckt, wodurch eine Reihe von Fragen aus dem Bereich der Physik beantwortet werden könnte. Die Ergebnisse der Studie kamen in der Fachzeitschrift Nature zur Veröffentlichung. Die "magnetischen Tornados" auf der Sonne erreichen Geschwindigkeiten von bis zu 10.000 Kilometer pro Stunde und stellen damit alles in den Schatten, was jemals auf Erden gefunden wurde. Der schnellste jemals auf der Erde verzeichnete Tornado erreichte nur eine Geschwindigkeit von rund 486 km/h - und das war bereits außergewöhnlich schnell. Die magnetischen Tornados auf der Sonne entstehen durch rotierende magnetische Feldstrukturen, die das Plasma spiralförmig wirbeln und sind nicht nur gewöhnlich, sondern könnten auch die Lösung für ein Rätsel darstellen, über das Physiker schon seit langem grübeln: Warum die Oberfläche der Sonne kühler ist als die äußerste Schicht der Atmosphäre. Je näher man bekanntlich einem jeden Feuer kommt, desto heißer wird es. Die Sonne schließt sich dieser Logik nicht an. Das Innere der Sonne bringt es auf beeindruckende 15.000.000 Grad Celsius, die Oberfläche hingegen nur auf 5.500 Grad Celsius - gemäß der Logik wird sie also kühler, je weiter man weg ist. Dort, wo die Photosphäre auf die Chromosphäre trifft, ist die Sonne sogar nur noch 4.300 Grad Celsius warm. In der Chromosphäre jedoch wird alles auf den Kopf gestellt. Dort, wo die Chromosphäre mit der äußeren atmosphärischen Schicht der Sonne, der Korona, verschmilzt, steigt die Temperatur auf 100.000 Grad Celsius und in dem Teil der Korona, der am weitesten von der Sonne entfernt ist, sogar auf 2.000.000 Grad Celsius. Diese fast schon Akkordeon-ähnliche Sequenz der Hitze stellte die Wissenschaftler lange vor ein Rätsel. Ein Rätsel, das diese jüngste Entdeckung der magnetischen Tornados lösen könnte. Professor Robertus Erdélyi, Leiter des Forschungszentrums Solarphysik und Weltraumplasma (SP2RC) der Fakultät für Mathematik und Statistik an der Universität Sheffield erklärt: "Eine der Hautfragen in der modernen Astrophysik ist, warum die Atmosphäre eines Sterns wie unserer Sonne so erheblich heißer ist als seine Oberfläche. Stellen Sie sich vor, sie steigen auf einen Berg, z. B. im Schottischen Hochland, und es wird immer heißer, je höher Sie steigen. "Wir wissen, dass die Energie von unterhalb der Oberfläche der Sonne kommt, doch wie diese massive Menge an Energie in die die Sonne umgebende Atmosphäre gelangt, ist uns ein Rätsel. Wir glauben, dass wir nun den Beweis in Form von rotierenden magnetischen Strukturen gefunden haben, den Sonnentornados, die die nötige Energie in Form von magnetischen Wellen kanalisieren und so das magnetisierte Sonnenplasma aufheizen. "Wir berichten hier von der Entdeckung ubiquitärer magnetischer Sonnentornados und ihrer Signatur in der heißesten Gegend der Sonnenatmosphäre, wo die Temperatur einige Millionen Grad Kelvin beträgt, tausende von Kilometern von der Sonnenoberfläche entfernt. Dies ist ein wichtiger Schritt in diesem Fachbereich." Schätzungsweise gibt es permanent etwa 11.000 dieser magnetischen Tornados auf der Oberfläche der Sonne und jeder hat einen Durchmesser von über 1.600 Kilometern. Trotz dieser hohen Zahl und Größe sind sie bisher unentdeckt geblieben. Dr. Sven Wedemeyer-Böhm von der Universität Oslo, Norwegen leitete das Forscherteam und erklärt diese Entdeckung: "Diese Ereignisse sind nur kleine Details der Sonne. Hauptsächlich sind sie als rotierende Strukturen in der Chromosphäre zu sehen, der atmosphärischen Schicht zwischen der Photosphäre (d. h. der "Oberfläche") und der darüber gelegenen Korona. Die Chromosphäre ist sehr schwer zu beobachten. Die Entdeckung war nur durch Kombination modernster Solarteleskope auf der Erde (das schwedische 1-m Solarteleskop) mit einem neuen Solar-Weltraumteleskop (das Nasa Solar Dynamics Observatory) möglich, durch die wir selbst das kleinste Detail auf der Sonne entdecken konnten." Als Ergebnis der Entdeckung dieser Tornados stellte das Team die Theorie auf, dass diese für den Transport der Energie in Form von magnetischen Wellen aus dem Energiereservoir unter der Sonnenoberfläche, auch Konvektionszone genannt, wo es am heißesten ist, in die äußere Atmosphäre verantwortlich sein könnten. Dr. Wedemeyer-Böhm fügt hinzu: "Wir konnten zeigen, dass die magnetischen Tornados die Energie nach oben von der Oberfläche der Sonne bis zu ihrer Korona kanalisieren. Magnetische Tornados stellen somit einen wichtigen Schritt in Richtung Lösung des langjährigen Problems der koronalen Erhitzung dar. Interessant ist auch, dass für die Entstehung dieses Phänomens nur zwei Zutaten benötigt werden: 1) magnetische Felder und 2) Vortex-Durchflüsse, die in den Abwinden nahe der Sonnenoberfläche als Folge des "Badewanneneffekts" entstehen. Beide kommen überall auf der Sonnenoberfläche vor, was die riese Zahl von mindestens 11.000 permanenten magnetischen Tornados erklärt. Diese Fülle an Wirbelstürmen ist eine sehr wichtige Entdeckung, da Ubiquität eine notwendige Voraussetzung für einen funktionierenden Mechanismus der koronalen Erhitzung darstellt." Auch auf unsere Erde hat diese Entdeckung erhebliche Auswirkungen, da sie uns saubere Energie bringen könnte. "Wenn wir verstehen, wie die Natur das magnetisierte Plasma erhitzt, so wie in den Tornados, die in der Sonne beobachtet wurden, können wir diesen Prozess vielleicht eines Tages auf der Erde zur Entwicklung der notwendigen Technologie und zum Bau der benötigten Geräte verwenden um kostenlose, saubere und grüne Energie produzieren. Unsere gemeinsame Forschung hat uns bei der Lüftung des Geheimnisses eines großen und aufregenden Problems in der Plasma-Astrophysik einen wichtigen Schritt weiter gebracht und wir kommen einer Lösung immer näher." Durch die kombinierte Verwendung von Satelliten im All und Teleskopen auf der Erde konnten die Wissenschaftler die Sonnentornados in der äußeren Atmosphäre der Sonne sehen, die sich über tausende von Meilen von der Sonnenoberfläche entfernt erstrecken. Mithilfe dieser Daten konnten sie 3-D-schichtige Bildsequenzen der Tornados erstellen und ihre Entwicklung mit modernsten numerischen Kodes unter Verwendung der magnetischen Prägungen, die sie durch die hochauflösenden, hochmodernen Teleskope entdeckt hatten, simulieren.Weitere Informationen sind abrufbar unter: Nature: http://www.nature.com/ Institut für theoretische Astrophysik, Universität Oslo: http://www.mn.uio.no/astro/english/
Länder
Norwegen, Vereinigtes Königreich