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Sonnenfeuer – Astrophysiker der Uni Potsdam beobachten die Entstehung solarer Eruptionen

Sonneneruption, aufgenommen am 13. Mai 2013 im extremen Ultraviolett bei 13,1 nm (Cyan – 10 MK) und 17,1 nm (Rot – 1 MK) vom Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA. Foto: Courtesy of NASA SDO and AIA science teams.

Sonneneruption, aufgenommen am 13. Mai 2013 im extremen Ultraviolett bei 13,1 nm (Cyan – 10 MK) und 17,1 nm (Rot – 1 MK) vom Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA. Foto: Courtesy of NASA SDO and AIA science teams.

Sonneneruptionen sorgen für das sogenannte Weltraumwetter. Denn die Materieauswürfe und Verstärkungen der solaren Ultraviolett- und Röntgenstrahlung bestimmen die Bedingungen im interplanetaren Raum. Dies wiederum kann die äußere Erdatmosphäre und damit die satellitengestützte Kommunikation und Navigation, aber auch die Arbeit von Astronauten beeinträchtigen. Ein internationales Team von Astrophysikern, zu dem Dr. Bernhard Kliem von der Universität Potsdam gehört, hat in der renommierten Fachzeitschrift „Science Advances“ neue Erkenntnisse darüber veröffentlicht, wie solare Eruptionen entstehen.

Der stetige Energiefluss von der Sonne, der konstante Bedingungen für das Leben auf der Erde schafft, wird gelegentlich überlagert von Eruptionen – Materieauswürfe und erhöhte Strahlung aus den aktiven Gebieten der Korona über Sonnenflecken. Dieses sind die energiereichsten Prozesse im Sonnensystem. Die Erdatmosphäre schirmt die Strahlung weitgehend ab. Die zur Erde gerichteten Materieauswürfe jedoch können die Bedingungen im erdnahen Weltraum und den Schutz durch das Erdmagnetfeld erheblich stören. Dieses „Weltraumwetter“ kann unter anderem die GPS-Navigation und die funkgestützte Kommunikation beeinträchtigen, Astronauten bei Außenarbeiten gefährden und zum Verlust von Satelliten führen. Daher wird weltweit dazu geforscht, welche Prozesse solare Eruptionen auslösen, um große Störungen des Weltraumwetters besser vorhersagen zu können.
Einem internationalen Team, an dem neben Forschenden der Universität Graz und der University of Science and Technology China auch die Sonnenphysiker an der Universität Potsdam beteiligt sind, gelang nun ein tieferer Einblick in die Entstehung eines Materieauswurfs der Sonne. Sie filterten aus Aufnahmen, die das Solar Dynamics Observatory der NASA in geostationärer Umlaufbahn gemacht hatte, kleinste Strukturen von ca. zehn Millionen Grad heißem Plasma im ultravioletten Licht heraus. Diese zeigen, wie sich elementare magnetische Flussröhren von etwa einem Tausendstel des Sonnenradius wiederholt bildeten und zu einer größeren Flussröhre, dem Kern der bevorstehenden Eruption, verschmolzen. Flussröhren sind aus Laborexperimenten bekannt als Grundbausteine magnetisierter Plasmen. Ihr spiralförmiger Feldlinienverlauf signalisiert das Fließen elektrischen Stromes entlang der Achse der Röhre und damit die Speicherung magnetischer Energie, die vom Strom getragen wird. Innerhalb weniger Minuten sammelte sich so viel Energie in der verschmolzenen Flussröhre, dass diese von der Sonne nicht mehr im Gleichgewicht gehalten werden konnte. Die elliptische Struktur in der Abbildung zeigt den Querschnitt der Flussröhre kurz nach Beginn des Ausbruchs schon in einer Größe von fast 0,1 Sonnenradien, die auf dem Weg zur Erdbahn weiter auf etwa 100 Sonnenradien anwächst. Die Position des Ausbruchs am Sonnenrand gestattete die Abbildung des Querschnitts der Flussröhren, da sie dort entlang der Sichtlinie ausgerichtet sind, bedeutet aber auch, dass der sehr schnelle Materieauswurf mit einer Geschwindigkeit von 1800 Kilometern pro Sekunde nicht auf die Erde gerichtet war.

Kontakt: Dr. Bernhard Kliem, Institut für Physik und Astrophysik
E-Mail: bernhard.kliemuni-potsdamde

Originalveröffentlichung:
T. Gou, R. Liu, B. Kliem, Y. Wang, A. M. Veronig, 2019. The birth of a coronal mass ejection. Science Advances 5, eaau7004.
Internet: DOI: 10.1126/sciadv.aau7004

Foto: Sonneneruption, aufgenommen am 13. Mai 2013 im extremen Ultraviolett bei 13,1 nm (Cyan – 10 MK) und 17,1 nm (Rot – 1 MK) vom Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA. Foto: Courtesy of NASA SDO and AIA science teams.

Medieninformation 08-03-2019 / Nr. 026
Matthias Zimmermann

Universität Potsdam
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