Heiße Explosionen auf kühler Sonne (Videos) -

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Nanoflares und Plasma ‚Bomben‘: Die Sonne ist temperamentvoller als gedacht. Neben den Sonneneruptionen – gewaltigen Teilchen- und Strahlungsausbrüchen in der äußeren Atmosphäre – kommt es auch in der darunterliegenden kühleren Schicht zu regelrechten Explosionen: An manchen Stellen entlädt sich Energie innerhalb weniger Minuten in Temperaturausbrüchen von bis zu 100.000 Grad. Dadurch kann sich die normale Temperaturverteilung der Sonne für kurze Zeit sogar auf den Kopf stellen. Belege für diese kurzlebigen Hitzenester haben Forscher erst mit Hilfe des neuen Weltraumteleskops IRIS entdeckt.

(Bild: Die Sonne mit unterschiedlichen Filtern beobachtet)

Heiß ist nicht gleich heiß – zumindest, wenn es um die Sonne geht. Zwar herrschen in allen Schichten des zwiebelartig aufgebauten Sterns geradezu unvorstellbare Temperaturen, aber manche sind deutlich heißer als andere. Mit rund 5.000 Grad ist etwa die sichtbare Oberfläche der Sonne, die Photosphäre, vergleichsweise kühl. Weiter nach außen hin nehmen die Temperaturen dann zunächst leicht ab, um dann in der Atmosphäre der Sonne auf Werte von etwa einer Million Grad anzusteigen.

So jedenfalls bisher die Lehrbuchmeinung. Ganz so simpel scheint es jedoch in der solaren Realität nicht zuzugehen, wie jetzt neue Daten des Weltraumteleskops IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph) zeigen. Genauer als jedes andere Observatorium zerlegt IRIS die UV-Strahlung der Sonne in ihre einzelnen Wellenlängen. Zudem kann das Weltraumteleskop solare Strukturen von nur 250 Kilometern Größe analysieren und abbilden.

Plötzliche Strahlungs- und Hitzeausbrüche

Die Forscher werteten für ihre Studie IRIS-Daten von aktiven Regionen auf der Sonne aus. In diesen Zonen bilden sich die dunklen Sonnenflecken, die die Oberfläche der Sonne mal mehr, mal weniger zahlreich überziehen. „Zu unserer großen Überraschung fanden wir in den aktiven Gebieten begrenzte Regionen, deren Strahlung für kurze Zeit in ent-scheidenden Einzelheiten gravierend von der ihrer Umgebung abweicht“, berichtet Erstautor Hardi Peter vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen.

Die Existenz dieser Wellenlängen im Spektrum deutete auf extrem hohe Temperaturen hin. „In diesen Gebieten fanden wir Hitzetaschen etwa halb so groß wie Deutschland, die bis zu 20-mal so heiß sind wie ihre unmittelbare Umgebung“, sagt Peter. Nur für wenige Minuten blitzen diese Gebiete auf und kehren danach wieder zur Normaltemperatur zurück. Die bei diesen Explosionen freigesetzte Energie würde ausreichen, um Deutschland für 8.000 Jahre mit Strom zu versorgen.

Doch wo genau fanden diese Explosionen statt? In der ohnehin heißen Atmosphäre der Sonne oder in der eigentlich kühlen Photosphäre? Die Antwort darauf fanden die Forscher ebenfalls in den spektralen Daten von IRIS: Die Strahlung der Explosionen hatte auf ihrem Weg nach außen Schichten mit einfach ionisiertem Eisen durchquert, wie deren Signatur im Spektrum zeigte. Diese treten jedoch nur in kühleren Regionen auf.

„Insgesamt ergab sich ein stimmiges Bild: Die auffällige Strahlung muss ihren Ursprung in der kühlen äußeren Fotosphäre haben“, so Peter. Die Forscher gehen davon aus, dass die starken Magnetfelder in der Photosphäre die notwendige Energie für die Hitzeausbrüche bereitstellen. Im Bereich der Sonnenflecken treten magnetische Feldlinien bogenförmig aus der Oberfläche der Sonne hervor, heißes Plasma durchströmt diese Bögen. Tritt innerhalb dieser Ströme eine Art Kurzschluss auf, kommt es offenbar zu den Explosionen.

„Die neuen Ergebnisse haben unser Bild vom äußeren Aufbau der Sonne grundlegend verändert“, sagt Peter. „Statt einer stabilen Temperaturschichtung gibt es offenbar auch in der Photosphäre dynamische Prozesse, die für kurze Zeit alles auf den Kopf stellen.“

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