Alma blickt auf Sonnenflecken

Neue Aufnahmen, die mit dem Atacama Large Milli­meter/submilli­meter Array ALMA in Chile aufgenommen wurden, haben sonst unsicht­bare Details unserer Sonne zum Vorschein gebracht. Unter den Bildern findet sich auch eine neue Aufnahme des dunklen, gekrümmten Zentrums eines Sonnenflecks, dessen Größe fast dem Doppelten des Erddurch­messers entspricht. Diese Bilder sind die ersten Aufnahmen der Sonne, die mit einer Einrichtung aufgenommen wurden, an der die ESO beteiligt ist. Damit haben sich die Möglich­keiten zur Beobachtung und Erforschung der Physik unseres nächsten Sterns um eine wichtige Komponente erweitert. Die ALMA-Antennen wurden in besonderer Weise konzipiert, so dass sie die Sonne abbilden können, ohne durch die intensive Hitze des gebündelten Lichts beschädigt zu werden.

ALMAs Leistungs­fähigkeit hat es Astronomen ermöglicht, die Chromosphäre der Sonne im Milli­meter-Wellen­längen­bereich abzubilden – der Region, die unmittelbar oberhalb der Photo­sphäre liegt, die wiederum die sichtbare Oberfläche der Sonne bildet. Das Solar Campaign-Team, eine inter­nationale Forscher­gruppe, deren Mitglieder aus Europa, Nord­amerika und Ostasien stammen, hat die Bilder als Demons­tration der Fähig­keiten von ALMA zur Untersuchung Aktivität der Sonne und damit in einem längeren Wellen­längen­bereich aufgenommen, als es normaler­weise bei Beo­bachtungen von der Erde aus möglich ist.

Astronomen haben die Sonne und ihre dyna­mische Ober­fläche sowie die engeriegeladene äußere Atmo­sphäre im Laufe der Jahrzehnte auf viele Weisen untersucht. Für ein voll­ständigeres Verständnis müssen die Astronomen sie jedoch über das gesamte elektro­magnetische Spektrum unter­suchen, ein­schließlich des Milli­meter- und Sub­millimeter­bereichs, in dem ALMA beobachten kann. Da die Sonne viele Milliarden Mal heller ist als die licht­schwachen Objekte, die ALMA sonst beobachtet, wurden die ALMA-Antennen speziell so konzipiert, dass sie die Sonne in außer­ordentlicher Detailtreue mit der Radio-Inter­ferometrie­technik abbilden können – und gleichzeitig aber auch Schäden vermeiden, die durch die enorme Hitze des gebündelten Sonnen­lichts entstehen können.

Das Team beobachtete mit zwei von ALMAs Empfänger­bändern einen riesigen Sonnenfleck bei Wellenlängen von 1,25 Millimetern und 3 Millimetern. Die Aufnahmen zeigen, dass die Chromo­sphäre der Sonne an verschiedenen Stellen Temperatur­unter­schiede aufweist. Das Verständnis der Prozesse der Aufheizung und der Dynamik der Chromo­sphäre ist für die Wissen­schaft von entschei­dender Bedeutung, weshalb sich ALMA in Zukunft mit solchen Frage­stellungen näher beschäftigen soll.

Sonnen­flecken sind keine lang­lebigen Phänomene und treten in Regionen auf, in denen das Magnet­feld der Sonne extrem gebündelt und stark ist. Dort herrscht eine niedrigere Temperatur als in den umge­benden Regionen, so dass sie relativ dunkel erscheinen. Die zwei Aufnahmen erscheinen unter­schiedlich, da das emittierte Licht bei ver­schiedenen Wellen­längen beobachtet wurde. Beobach­tungen bei kürzeren Wellen­längen ermöglichen einen tieferen Blick in die Sonne, so dass die 1,25-Milli­meter-Aufnahme eine tiefere Schicht der Chromo­sphäre zeigt, die näher an der Photosphäre liegt, als die Aufnahme bei einer Wellen­länge von drei Milli­metern.

ALMA ist das erste Teleskop, an dem die ESO beteiligt ist, das es Astro­nomen ermöglicht, den nächsten Stern, unsere eigene Sonne, zu unter­suchen; alle anderen bis­herigen ESO-Teleskope hätten durch die inten­sive Sonnen­strahlung Schäden davon­getragen. Durch die neuen Einsatz­möglich­keiten des ALMA-Teleskops können in Zukunft auch Astronomen Teil der ESO-Gemeinde werden, die sich auf die Erforschung der Sonne spezia­lisiert haben.

ESO / JOL