Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dynamisches Eigenleben in Sonnen-Protuberanzen

25.09.2015

Astrophysiker der Universitäten Göttingen und Paris widerlegen „Doppler-Formel“

Sonnen-Protuberanzen sind Plasmawolken, die mehr als 100.000 Kilometer über den Rand der Sonnenoberfläche hinausragen können. Die Wolken bestehen im Inneren aus bis zu 150 Kilometer dicken „Fasern“.


Sonnen-Protuberanz im Licht der roten Wasserstoff-Linie H-alpha, die rund 50.000 Kilometer über den Scheibenrand hinausragt.

Foto: Universität Göttingen

Diese sind mit einer Temperatur von rund 7.000 Grad deutlich kälter als ihre Umgebung – die bis zu 1,5 Millionen Grad heiße Sonnenkorona. Die Erforschung von Protuberanzen erfolgt durch Analyse der Spektral-Linien, die sie aussenden.

Aus deren Breiten wird mit der „Doppler-Formel“ die Temperatur ermittelt. Wissenschaftler der Universitäten Göttingen und Paris haben jetzt gezeigt, dass diese Doppler-Formel in Protuberanzen nicht angewandt werden kann. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Astronomy and Astrophysics erschienen.

Protuberanzen bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Plasma, das sich nur sehr eingeschränkt im Magnetfeld bewegen kann. Daher reicht ein schwaches Magnetfeld von wenigen Tausendsteln der Flecken-Magnetfelder aus, um Protuberanzen in der Schwebe zu halten.

Aus den Breiten der Spektral-Linien kann die Temperatur in den Protuberanzen ermittelt werden: die Spektral-Linien vom Wasserstoff sollten 56-mal breiter sein als die vom Eisen; Helium-Linien sollten viermal, Natrium-Linien zwölfmal schmaler sein als die vom Wasserstoff – entsprechend den Atom-Gewichten.

„Wir haben mit dem französischen 0,9-Meter-Sonnenteleskop auf Teneriffa gleichzeitig Spektral-Linien von Wasserstoff, Helium, Natrium, Magnesium, Titan und Eisen beobachtet und herausgefunden, dass deren Breiten sich nicht durch eine einheitliche Temperatur erklären lassen“, sagt Dr. Eberhard Wiehr vom Institut für Astrophysik der Universität Göttingen.

„Vergleicht man etwa die Breite der gelben Natrium-Linie mit einer des ionisierten Heliums würde man mittels Doppler-Formel 50.000 Grad erhalten.“ Ähnliche Widersprüche ergeben sich mit den anderen Spektral-Linien. Die Forscher schließen daraus, dass deren Breiten im Wesentlichen durch Temperatur-unabhängige Bewegungen verursacht werden.

„Eine Erklärung hierfür könnte die Struktur der Protuberanzen liefern, die sich als perlschnurartige Reihen von Klumpen einiger 100 Kilometer Durchmesser zeigt“, so Dr. Wiehr. Das Helligkeits-Maximum jedes einzelnen Klumpens bewegt sich langsam abwärts, was auf ein Herunterfallen des Klumpens oder auf abwärtslaufende Wellen hinweisen könnte. Einen sehr viel stärkeren Hinweis auf eine Abwärts-Strömung geben die nicht-thermischen Bewegungen, die die gemessenen Linien-Breiten nahelegen.

„Es ist bekannt, dass die Plasma-Klumpen durch Abstrahlung so weit kühlen, dass die Ionen viele ihrer Elektronen wieder einfangen, und sich dadurch die elektrische Leitfähigkeit eines Gas-Klumpens derart verringert, dass die magnetischen Kräfte ihn nicht mehr in der Schwebe halten können“, so Dr. Wiehr. Solch kühle Klumpen sinken dann durch das Magnetfeld nach unten, wobei sie sich wieder soweit aufheizen, dass das Gas nach und nach wieder ionisiert. Wie die Protuberanzen sich dann wieder mit Gas füllen, ist derzeit noch umstritten. Da es nicht aus der umgebenden Korona kondensieren kann, bleibt nur Nachschub von unten.

Bei hinreichend zurückgewonnener Leitfähigkeit wird der Klumpen dann vom Magnetfeld wieder in der Schwebe gehalten. Solches „Stop-and-Go“ unterschiedlich ionisierter Gas-Klumpen kann die beobachteten nicht-thermischen Linien-Verbreiterungen erklären. Die Forscher planen nun, diese Dynamik am deutschen 1,5-Meter-Sonnenteleskop auf Teneriffa zu prüfen. Hierzu sollen moderne Bildgebungsverfahren mit adaptiver Optik und Bild-Rekonstruktion erstmals auf Protuberanzen angewendet werden, die trotz ihres beschriebenen dynamischen Eigenlebens oft wochenlang leben und daher nicht mit Sonnen-Eruptionen zu verwechseln sind.

Originalveröffentlichung: Goetz Stellmacher, Eberhard Wiehr. Non-thermal line-broadening in solar prominences. Astronomy and Astrophysics 2015. Doi: http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201322781.

Kontaktadresse:
Dr. Eberhard Wiehr
Georg-August-Universität Göttingen
Fakultät für Physik – Institut für Astrophysik
Friedrich-Hund-Platz 1, 37077 Göttingen
Telefon (0551) 39-5048
E-Mail: ewiehr@astro.physik.uni-goettingen.de

Weitere Informationen:

http://www.astro.physik.uni-goettingen.de

Thomas Richter | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Reisetauglicher Laser
22.01.2018 | Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)

nachricht Magnetische Kontrolle per Handzeichen: Team entwickelt elektronische „Haut“ für virtuelle Realität
22.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
Weitere B2B-VideoLinks
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen