Forscher können Auftauchen von Sonnenflecken voraussagen

Amerikanische Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Sonnenflecken bereits bis zu zwei Tage vor ihrem Erscheinen auf der Sonnenoberfläche aufspüren lassen. Die aktiven Regionen auf der Sonne verraten sich demnach durch starke Magnetfelder, die bis zu 65 000 Kilometer unter der Oberfläche entstehen. Die magnetischen Strukturen steigen dann mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 600 Metern pro Sekunde auf. Die frühzeitige Entdeckung von Sonnenflecken könnte zu einer Verbesserung der Vorhersage des Weltraumwetters führen, so die Wissenschaftler.

„Aktive Regionen auf der Sonne verursachen Strahlungsausbrüche und koronale Massenauswürfe“, schreiben Stathis Ilonidis und seine Kollegen von der Stanford University in den USA. Wenn die dabei ins Weltall geschleuderten elektrisch geladenen Teilchen die Erde erreichen, kommt es zu magnetischen Stürmen. Diese gefährden nicht nur Astronauten im All, sie führen auch zu Stromausfällen auf der Erde, zum Versagen von Satelliten, zu Unterbrechungen der Telekommunikation und Störungen der Satellitennavigation. Eine Überwachung der Prozesse unter der Oberfläche der Sonne und eine damit verbundene Voraussage der magnetischen Aktivität würde die Vorhersage des Weltraumwetters verbessern. Damit ließen sich Vorbereitungen treffen, um die Auswirkungen magnetischer Stürme abzumildern oder ganz zu vermeiden.

Sonnenflecken sind Regionen auf der Sonnenoberfläche, in denen starke Magnetfelder die Konvektion – also der Aufstieg heißer Materie aus dem Sonneninneren – unterbinden. Die Regionen sind dadurch kühler und dunkler als ihre Umgebung. Große Sonnenfleckengruppen sind zugleich Zentren weiterer magnetischer Aktivitäten wie Strahlungsausbrüchen und koronalen Massenauswürfen.

Die theoretischen Ansätze zur Entstehung der Sonnenaktivität gehen davon aus, dass lokale Störungen im Magnetfeld im Inneren der Sonnen Bündel von Magnetfeldlinien aufwölben und sie an die Oberfläche aufsteigen lassen. Versuche, die aufsteigenden Magnetfelder vor ihrem Durchbruch an die Oberfläche nachzuweisen, waren jedoch bislang gescheitert. Ilonidis und seine Kollegen haben nun ein neues Verfahren entwickelt, um die starken Magnetfelder aufzuspüren. Ihr Trick: Sie messen nicht direkt die Magnetfelder, sondern die durch sie verursachten Störungen in der Ausbreitung akustischer Wellen im Sonneninneren.

Abb.: Aktuelles Kontinuums-Bild vom HMI-Instrument auf dem SDO-Satelliten. (Bild: Nasa)

Für ihre Messungen benutzten die Wissenschaftler den Michelson Doppler Imager (MDI) an Bord des amerikanisch-europäischen Sonnenobservatoriums Soho. Dieses ist 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt Richtung Sonne am Lagrange-Punkt L1 stationiert und beobachtet von dort aus seit 1996 mit zwölf Instrumenten permanent unser Zentralgestirn.

Der MDI erlaubt es, die Ausbreitung akustischer Wellen in den äußeren Schichten der Sonne zu beobachten. Erzeugt durch die Konvektion an der Sonnenoberfläche dringen sie tief ins Sonneninnere ein und laufen von dort aus wieder nach außen. Die Messungen von Ilonidis und seinen Kollegen zeigen deutliche Anomalien in der Ausbreitung der akustischen Wellen in Regionen, in denen ein bis zwei Tage später Sonnenflecken auftauchen. Eine genaue Analyse der Anomalien deutet auf einen Ursprung in einer Tiefe von 57 000 bis 66 000 Kilometern unter der Sonnenoberfläche hin.

Rainer Kayser

OD