Geheimnisvolle Aurora-ähnliche Radiosignale über einem Sonnenfleck aufgedeckt

Wissenschaftler entdecken lang anhaltende Funkemissionen über einem Sonnenfleck, ähnlich denen, die zuvor in den Polarregionen von Planeten und bestimmten Sternen beobachtet wurden, was unser Verständnis von intensiven stellaren Funkausbrüchen verändern könnte. Bildnachweis: Sijie Yu

Forscher des New Jersey Institute of Technology haben außergewöhnliche und lang anhaltende Funkemissionen von einem Sonnenfleck dokumentiert, die neue Erkenntnisse über solare und stellare magnetische Phänomene liefern.

In einer in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie haben Astronomen des Center for Solar-Terrestrial Research (NJIT-CSTR) am New Jersey Institute of Technology detaillierte Funkbeobachtungen einer außergewöhnlichen aurora-ähnlichen Erscheinung beschrieben, die sich 40.000 km über einem relativ dunklen und kalten Bereich auf der Sonne, bekannt als Sonnenfleck, ereignet hat.

Die Forscher sagen, dass die neuartige Funkemission Merkmale mit den auroralen Funkemissionen teilt, die häufig in planetarischen Magnetosphären wie denen um die Erde, Jupiter und Saturn sowie bei bestimmten massearmen Sternen beobachtet werden.

Die Entdeckung liefert neue Erkenntnisse über die Entstehung solcher intensiven solaren Funkausbrüche und eröffnet möglicherweise neue Möglichkeiten, ähnliche Phänomene bei fernen Sternen mit großen Sternflecken zu verstehen, so der Hauptautor der Studie und NJIT-CSTR Wissenschaftler Sijie Yu.

„Wir haben eine eigenartige Art von lang anhaltenden polarisierten Funkausbrüchen entdeckt, die von einem Sonnenfleck ausgehen und über eine Woche andauern“, sagte Yu. „Das unterscheidet sich sehr von den typischen kurzlebigen solaren Funkausbrüchen, die normalerweise nur Minuten oder Stunden anhalten. Es handelt sich um eine aufregende Entdeckung, die unser Verständnis von stellaren magnetischen Prozessen verändern könnte.“

Berühmte Lichtshows am Himmel der Polarregionen der Erde, wie zum Beispiel das Nordlicht oder das Südlicht, entstehen, wenn solare Aktivitäten die Magnetosphäre der Erde stören. Dadurch kommt es zur Niederschlagung geladener Teilchen in der polaren Region der Erde, wo das Magnetfeld konvergiert und mit Sauerstoff- und Stickstoffatomen in der oberen Atmosphäre interagiert. Elektronen, die sich in Richtung der Nord- und Südpole beschleunigen, können dabei intensive Funkemissionen im Bereich von einigen hundert kHz erzeugen.

Yus Team sagt, dass die neu beobachteten solaren Funkemissionen, die über einer großen Sonnenfleckregion vorübergehend auftreten, in der sich magnetische Felder auf der Oberfläche der Sonne besonders verstärken, sich sowohl spektral als auch zeitlich von den bisher bekannten solaren Funkrauschen unterscheiden.

„Unsere räumlich, zeitlich und räumlich aufgelöste Analyse legt nahe, dass sie auf der Magnetfeldgeometrie des Elektronzyklotronmasers (ECM) beruhen, bei der energetische Elektronen in konvergierenden magnetischen Feldstrukturen gefangen sind“, erklärte Yu. „Die kühleren und stark magnetischen Bereiche von Sonnenflecken bieten eine günstige Umgebung für den ECM-Ausbruch, was Parallelen zu den magnetischen Polarhüten von Planeten und anderen Sternen zieht und möglicherweise eine lokale solare Analogie für die Erforschung dieser Phänomene bietet.“

„Im Gegensatz zu den Polarlichtern der Erde treten diese Sonnenfleck-Aurora-Emissionen jedoch im Frequenzbereich von mehreren hunderttausend kHz bis etwa einer Million kHz auf - ein direktes Ergebnis des Sonnenflecks, dessen Magnetfeld tausendfach stärker ist als das der Erde“, fügte Rohit Sharma, ein Wissenschaftler der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) und Co-Autor der Studie, hinzu.

Die "Sonnenfleck-Funk-Aurora" soll im Einklang mit der Sonnenrotation eine rotierende Modulation aufweisen und so einen "kosmischen Leuchtturmeffekt" erzeugen.

„Wenn der Sonnenfleck über die Sonnenscheibe wandert, entsteht ein rotierender Funklichtstrahl, ähnlich der modulierten Funk-Aurora, die wir von rotierenden Sternen beobachten“, bemerkte Yu. „Da es sich bei dieser Sonnenfleck-Funk-Aurora um die erste ihrer Art handelt, besteht unser nächster Schritt darin, eine retrospektive Analyse durchzuführen. Wir möchten feststellen, ob einige der zuvor aufgezeichneten solaren Ausbrüche Fälle dieser neu identifizierten Emission sein könnten.“

Die solaren Funkemissionen, wenn auch schwächer, ähneln den beobachteten Auroraemissionen auf Sternen in der Vergangenheit und deuten darauf hin, dass Sternflecken auf kühleren Sternen, ähnlich wie Sonnenflecken, die Quellen bestimmter beobachteter Funkausbrüche in verschiedenen stellaren Umgebungen sein könnten.

„Diese Beobachtung ist eines der klarsten Anzeichen von ECM-Funkemissionen, die wir von der Sonne gesehen haben. Die Eigenschaften ähneln einigen denen, die wir auf unseren Planeten und anderen entfernten Sternen beobachtet haben, was uns dazu veranlasst, die Möglichkeit in Betracht zu ziehen, dass dieses Modell potenziell auch auf andere Sterne mit Sternflecken anwendbar sein könnte“, sagte Bin Chen, NJIT-CSTR Professor für Physik und Mitautor.

The team says the latest insight, linking the behavior of our Sun and the magnetic activities of other stars, could have implications for astrophysicists to rethink their current models of stellar magnetic activity.

“We’re beginning to piece together the puzzle of how energetic particles and magnetic fields interact in a system with the presence of long-lasting starspots, not just on our own Sun but also on stars far beyond our solar system,” said NJIT solar researcher Surajit Mondal.

“By understanding these signals from our own Sun, we can better interpret the powerful emissions from the most common star type in the universe, M-dwarfs, which may reveal fundamental connections in astrophysical phenomena,” added Dale Gary, NJIT-CSTR distinguished professor of physics.