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 Optische Technologien für schnellere Computer / „Licht“ mit Wespentaille
16.08.2017 | Universität Duisburg-Essen

nachricht Sternenstaub reist häufiger in Meteoriten mit als gedacht
15.08.2017 | Max-Planck-Institut für Chemie

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: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Im Focus: Wissenschaftler beleuchten den „anderen Hochtemperatur-Supraleiter“

Eine von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) geleitete Studie zeigt, dass Supraleitung und Ladungsdichtewellen in Verbindungen der wenig untersuchten Familie der Bismutate koexistieren können.

Diese Beobachtung eröffnet neue Perspektiven für ein vertieftes Verständnis des Phänomens der Hochtemperatur-Supraleitung, ein Thema, welches die Forschung der...

Im Focus: Tests der Quantenmechanik mit massiven Teilchen

Quantenmechanische Teilchen können sich wie Wellen verhalten und mehrere Wege gleichzeitig nehmen, um an ihr Ziel zu gelangen. Dieses Prinzip basiert auf Borns Regel, einem Grundpfeiler der Quantenmechanik; eine mögliche Abweichung hätte weitreichende Folgen und könnte ein Indikator für neue Phänomene in der Physik sein. WissenschafterInnen der Universität Wien und Tel Aviv haben nun diese Regel explizit mit Materiewellen überprüft, indem sie massive Teilchen an einer Kombination aus Einzel-, Doppel- und Dreifachspalten interferierten. Die Analyse bestätigt den Formalismus der etablierten Quantenmechanik und wurde im Journal "Science Advances" publiziert.

Die Quantenmechanik beschreibt sehr erfolgreich das Verhalten von Partikeln auf den kleinsten Masse- und Längenskalen. Die offensichtliche Unvereinbarkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

Anbausysteme im Wandel: Europäische Ackerbaubetriebe müssen sich anpassen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Einblicke in die Welt der Trypanosomen

16.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Maschinensteuerung an Anwender: Intelligentes System für mobile Endgeräte in der Fertigung

16.08.2017 | Informationstechnologie

Komfortable Software für die Genomanalyse

16.08.2017 | Informationstechnologie