Wenn die Sonne Feuer spuckt

10. Mai 2011, 19:59
2 Postings

Energiemengen wie bei der Zündung einer Milliarde Wasserstoffbomben werden bei koronalen Massenauswürfen frei

Wie sie entstehen und wie sie rechtzeitig erkannt werden können, haben Grazer Physiker untersucht.

Normalerweise trifft man das Polarlicht dort an, wo man es seinem Namen nach auch vermuten würde: In den Polarregionen der Arktis und Antarktis jeweils jenseits des 60. Breitengrades. Jedenfalls nicht am Grazer Nachthimmel. Genau dort aber konnte das faszinierende Naturschauspiel Ende Oktober des Jahres 2003 beobachtet werden.

Was verwunderte Beobachter in spontane Verzückung versetzte, sorgte an anderer Stelle für höchste Alarmstufe: Satelliten mussten zeitweise abgeschaltet werden oder wurden kurzzeitig sogar vermisst, Radar- und Sprechfunkanlagen von Flugzeugen rund um den Globus wurden gestört, dazu kam es weltweit vielfach zu erheblichen Flugverspätungen.

"Ursache für das Durcheinander war ein besonders schwerer Sonnensturm", sagt Astrid Veronig vom Institut für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz, die seit nunmehr rund zehn Jahren die Vorgänge auf und in unserem Zentralgestirn untersucht. Insbesondere beschäftigt Veronig die Ursache solcher Sonnenstürme: die explosive Freisetzung von Energie sowie den Energietransport bei sogenannten Flares und koronalen Massenauswürfen (KMA) der Sonne.

Dabei handelt es sich um die wahrscheinlich spektakulärsten Erscheinungen in unserem Planetensystem: Explosionsartige Freisetzungen von Millionen Grad Kelvin heißer, magnetisierter Sonnenmaterie in den interplanetaren Raum mit Geschwindigkeiten von mehreren Millionen Kilometern in der Stunde. Die Energiemenge, die dabei freigesetzt wird, entspricht grob der einer gleichzeitigen Zündung von rund einer Milliarde Wasserstoffbomben. "Wenn so eine Plasmawolke aus Protonen und Elektronen in Richtung Erde rast, trifft sie nach durchschnittlich drei Tagen dort ein", erklärt die Forscherin.

Schutzschild Erdmagnetfeld

Glücklicherweise besitzt die Erde einen Schutzschild gegen das Bombardement aus dem All: das Erdmagnetfeld. "Bei besonders starken koronalen Massenauswürfen, wie etwa 2003, kann das schützende Erdmagnetfeld allerdings löchrig werden", sagt Veronig. Dann kommt es neben weit südlichen Polarlicht-Sichtungen zu oft unbequemen Auswirkungen auf das irdische Leben: Zwischen 1994 und 1999, schätzt die Nasa, machten allein Schadensersatzforderungen an Versicherungen für den Ausfall von Satelliten durch Sonnenstürme rund 500 Millionen Dollar aus.

Veronigs Ziel ist es, die grundlegenden physikalischen Mechanismen, die zu den Sonnenstürmen führen, besser zu verstehen, um derartige Ereignisse künftig besser vorherzusagen – oder zumindest rechtzeitig erkennen zu können, damit man geeignete Schutzmaßnahmen treffen kann.

"Wir wissen zwar heute schon recht viel über die Prozesse der Sonne, doch im Detail gibt es noch sehr große Lücken", sagt die Sonnen-Expertin. Mit einer dieser Wissenslücken hat sich Veronig im Forschungsprojekt "Soldyn" beschäftigt: der genauen Entstehung der koronalen Massenauswürfe und der Flares.

Tödliche Teilchenstrahlung

Die Phänomene treten meist in unmittelbarer Nähe der sogenannten Sonnenflecken auf, wenn sich das Magnetfeld der Sonne abrupt verändert. Während die Flares dabei keine Masse ausstoßen, trennen sich bei den Massenauswürfen gigantische Plasmawolken ab. Dabei beschleunigt die Front der Wolke zusätzlich einige der Teilchen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit. Außerhalb des Erdmagnetschutzschildes kann diese Teilchenstrahlung – etwa auf Astronauten – tödlich wirken.

Veronig fand in dem Projekt, das gemeinsam mit der Nasa durchgeführt wurde, unter anderem heraus, dass auch vergleichsweise unauffällige koronale Massenauswürfe eine starke Teilchenbeschleunigung erzeugen. "Das ist wichtig, um bisherige Modelle der sonnenphysikalischen Vorgänge zu präzisieren", sagt die Forscherin. So könnten Sonnenstürme künftig genauer vorhergesagt werden.

Das von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG im Rahmen des österreichischen Weltraumprogramms (Austrian Space Applications Programme, kurz ASAP) geförderte Projekt sei ein Glücksfall für sie gewesen, sagt Veronig. Ursprünglich wollte die Wissenschafterin die Chancen für eine Förderung eines anderen Projektes bei der FFG ausloten. Dabei ging es um Arbeiten an der Instrumentierung der für 2017 geplanten ESA-Mission "Solar Orbiter". "Dass auch ein Grundlagenforschungsprojekt wie Soldyn förderfähig ist, war mir damals noch gar nicht bewusst", sagt Veronig.

Bei der aktuellen 8. ASAP-Ausschreibung, die noch bis zum 6. Juli 2011 läuft und für die das Infrastrukturministerium vier Millionen Euro bereitstellt, wird eine Kollegin von Veronig ein Nachfolgeprojekt zu Soldyn einreichen. Veronig selbst wird zunächst die Ergebnisse aus Soldyn veröffentlichen. "Die Ideen für weitere Projekte werden mir aber nicht ausgehen", fügt sie hinzu. (Denis Dilba/DER STANDARD, Printausgabe, 11.05.2011)

  • Die Sonne im Visier: Mithilfe der beiden "Stereo"-Raumsonden der Nasa können die Grazer Forscher die äußerste Schicht der Sonne erstmals auch dreidimensional untersuchen.
    foto: nasa

    Die Sonne im Visier: Mithilfe der beiden "Stereo"-Raumsonden der Nasa können die Grazer Forscher die äußerste Schicht der Sonne erstmals auch dreidimensional untersuchen.

Share if you care.