Wissenschaftler machen Wile E. Coyote Beobachtung, bestätigen Theorie, wie Sonneneruptionen entstehen.

24. Oktober 2024

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von Steve Lundeberg, Oregon State University

Eine internationale Zusammenarbeit, an der ein Astrophysiker der Oregon State University beteiligt ist, hat ein Phänomen identifiziert, das mit den schnellen Bewegungen eines ikonischen Cartoon-Raubtiers verglichen wird und eine 19 Jahre alte Theorie darüber bestätigt, wie Sonneneruptionen entstehen.

Die Ergebnisse der Studie, die von Juraj Lorincik vom Bay Area Environmental Research Institute geleitet wurde, wurden in Nature Astronomy veröffentlicht.

Das Verständnis von Sonneneruptionen ist wichtig für die Vorhersage des Weltraumwetters und die Minderung der Auswirkungen auf Technologie und menschliche Aktivitäten, sagte Vanessa Polito, Mitglied der Fakultät der OSU College of Science.

"Sonneneruptionen können eine enorme Menge Energie freisetzen – 10 Millionen Mal größer als die Energie, die bei einem Vulkanausbruch freigesetzt wird", sagte Polito. "Eruptionen und damit verbundene koronale Massenauswürfe können wunderschöne Polarlichter erzeugen, aber auch ernsthafte Auswirkungen auf unsere Weltraumumgebung haben, die Kommunikation stören, Gefahren für Astronauten und Satelliten im Weltraum darstellen und das Stromnetz auf der Erde beeinträchtigen."

Die "slip-running" Rekonnektionen der Magnetfeldlinien der Sonne – der Begriff wurde von Wile E. Coyote's wilden Verfolgungsjagden nach dem Road Runner inspiriert – wurden durch das Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) der NASA beobachtet, einem Satelliten, der zur Untersuchung der Sonnenatmosphäre verwendet wird.

Die Beobachtung winziger, brillanter Merkmale in der Atmosphäre der Sonne, die sich mit beispiellosen Geschwindigkeiten bewegen – Tausende von Kilometern pro Sekunde – eröffnet die Möglichkeit eines tieferen Verständnisses der Entstehung von Sonneneruptionen, den stärksten Explosionen im Sonnensystem.

Guillaume Aulanier vom Pariser Observatorium, ein Mitwirkender an der Forschung, entwickelte das Konzept der slip-running Rekonnektion im Jahr 2005.

Das Messen der Geschwindigkeit von Sonneneruptionskernen war jedoch bisher schwer fassbar, sagte Polito. Kerne sind kleine, helle Regionen innerhalb der größeren Flareschleifen, die die Position der Magnetfeld-Rekonnektion markieren, Bereiche bekannt als Fußpunkte, an denen intensive Hitze und Energiefreisetzung stattfinden.

Neu entwickelte hochfrequente Beobachtungsprogramme, die alle zwei Sekunden Bilder erfassen, enthüllten die rutschenden Bewegungen von Kernen, die mit Geschwindigkeiten von bis zu 2.600 Kilometern pro Sekunde bewegt werden.

"Die winzigen, hellen Merkmale, die von IRIS beobachtet wurden, verfolgen die sehr schnelle Bewegung der Fußpunkte einzelner Magnetfeldlinien, die sich während einer Eruption über die Sonnenatmosphäre bewegen", sagte Polito, stellvertretende Hauptermittlerin der IRIS-Mission.

"Eruptionen und magnetische Rekonnektion sind Phänomene, die in allen Sternen und in verschiedenen astrophysikalischen Objekten im gesamten Universum auftreten, wie Pulsare und Schwarze Löcher. An der Sonne, unserem nächsten Stern, können wir sie detailliert studieren, wie unsere Studie zeigt."

Eine Sonneneruption tritt auf, wenn die Sonnenatmosphäre durch die schnelle Freisetzung von aufgestauter magnetischer Energie einen plötzlichen, intensiven Ausbruch von Strahlung abgibt. Die Energiemenge einer einzelnen Eruption entspricht Millionen von Wasserstoffbomben, die gleichzeitig explodieren, und deckt das gesamte elektromagnetische Spektrum von Radiowellen bis Gammastrahlen ab.

Eruptionen sind oft mit großen Auswürfen von Plasma verbunden – Gas, das so heiß ist, dass Elektronen von den Atomkernen getrennt werden – aus der Korona der Sonne, Phänomene, die als koronale Massenauswürfe bekannt sind. Eine Eruption kann von Minuten bis zu Stunden dauern.

Der Studie schlossen sich neben Polito, Lorincik und Aulanier Wissenschaftler des Astronomischen Instituts der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und des Lockheed Martin Solar and Astrophysics Laboratory an, wo der IRIS-Satellit betrieben wird.

Weitere Informationen: Juraj Lörinčík et al, Beobachtung des super-alfvenischen Schlupfes von rekonnizierenden Magnetfeldlinien auf der Sonne, Nature Astronomy (2024). DOI: 10.1038/s41550-024-02396-4

Zeitschrifteninformationen: Nature Astronomy

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