Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Sonnenatmosphäre in neuem Licht

25.09.2013
Daten des Observatoriums Sunrise liefern erstmals detailreiche Aufnahmen der Chromosphäre im Ultravioletten

Drei Monate nach dem Flug des ballongetragenen Teleskops Sunrise legen Wissenschaftler unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung nun einzigartige Einblicke in die zentrale Schicht der Sonnenatmosphäre vor.


Die Chromosphäre im Fokus: Die Aufnahmen zeigen die Schicht zwischen Sonnenoberfläche und Korona bei einer Wellenlänge von 279,6 Nanometern. Links: In dieser ruhigen Region erscheint ein typisches Muster – dunkle Gebiete umgeben von hellen Rändern; die hellen Punkte, die hier und da aufblitzen, sind gut zu erkennen. Rechts: In der Nähe von Sonnenflecken offenbaren sich helle langgestreckte Strukturen. Die Farben in diesen Abbildungen stehen für die Intensität des Lichts. Gelb deutet auf eine hohe, schwarz auf eine geringe Intensität hin.

© MPS


Zoom auf die Sonne: Die rechte Aufnahme zeigt einen Bereich aus der Chromosphäre in direkter Nachbarschaft zu zwei Sonnenflecken. Die Bilder entstanden am 16. Juni 2013.

© NASA/SDO/MPS

Die hochaufgelösten Bilder zeigen die Chromosphäre – jene Region zwischen der sichtbaren Oberfläche der Sonne und ihrer Korona – in ultraviolettem Licht. Intensiver als in früheren Aufnahmen erscheinen in diesem Wellenlängenbereich einige hundert Kilometer große Strukturen wie etwa helle Punkte oder langgezogene Fibrillen in der Nähe von Sonnenflecken.

Die Chromosphäre gibt Forschern noch immer Rätsel auf. Wie ist es möglich, dass dort im Schnitt die Temperatur mit zunehmendem Abstand vom Hitze spendenden Kern der Sonne um etwa 6000 Grad zunimmt? „Auf den ersten Blick widerspricht ein solcher Temperaturverlauf jedem physikalischen Verständnis“, sagt Sami K. Solanki, Leiter der Sunrise-Mission und Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau. Es ist, als würde es in einem beheizten Raum mit zunehmendem Abstand von der Heizung wärmer.

„Offenbar ist die Chromosphäre Schauplatz gewaltiger Energie-Umwandlungen“, so Solanki. „Vorgänge, die wir im Einzelnen noch nicht verstehen, müssen genügend Energie zur Verfügung stellen, um das Sonnenplasma derartig aufzuheizen.“ Daten des Erstflugs von Sunrise vor vier Jahren hatten ergeben, dass akustische Wellen aus dem Innern der Sonne einen beträchtlichen Teil dieser Energie bereitstellen. Zudem hat sich in den vergangenen Jahren gezeigt, dass die Chromosphäre sehr dynamisch ist: Heiße und kältere Regionen können sich durchmischen und sind ständig in Bewegung.

„Um das Rätsel zu lösen, ist es nötig, einen möglichst genauen Blick auf die Chromosphäre zu werfen – in allen zugänglichen Wellenlängenbereichen“, erklärt Solanki. Zusammen mit Kollegen des Kiepenheuer-Instituts für Sonnenphysik (Freiburg), des High Altitude Observatory (Boulder, USA) und des Instituto de Astrofísica de Andalucía (Granada, Spanien) ist es den Max-Planck-Forschern nun gelungen, ein entscheidendes Puzzleteil hinzuzufügen: erste hochaufgelöste Beobachtungen der Chromosphäre in ultraviolettem Licht.

Möglich wurden diese Aufnahmen durch das Sonnenobservatorium Sunrise, das – von einem riesigen Heliumballon getragen – aus einer Höhe von mehr als 37 Kilometern seinen Blick auf die Sonne richtet. In dieser Höhe hat Sunrise den Großteil der Erdatmosphäre unter sich gelassen. Diese Luftschichten schlucken die ultraviolette Strahlung der Sonne und machen sie so für erdgebundene Teleskope unzugänglich. Anfang Juni dieses Jahres startete Sunrise aus dem nordschwedischen Kiruna zu seinem zweiten Flug. Nach fünftägiger Reise landete das Observatorium an einem Fallschirm auf der abgelegenen Halbinsel Boothia im Norden Kanadas.

„Natürlich untersuchen auch Sonden aus dem Weltraum das ultraviolette Licht der Sonne“, sagt Sami K. Solanki. Sie liefern jedoch eine geringere räumliche Auflösung. Zudem bietet Sunrise einen weiteren entscheidenden Vorteil: Der Sunrise Filter Imager, eines der beiden wissenschaftlichen Instrumente des Observatoriums, filtert aus der gesamten Sonnenstrahlung ultraviolette Anteile bestimmter Wellenlängen heraus – etwa Strahlung mit einer Wellenlänge von 279,6 Nanometern.

„Nur die Magnesiumatome in der Chromosphäre emittieren diese Strahlung“, sagt Tino Riethmüller vom Lindauer Max-Planck-Institut, Erstautor der neuen Studie. „Obwohl Magnesium mit nur 0,0024 Prozent einen verschwindend geringen Teil der Sonnenmasse ausmacht, bietet uns dieses Element einen direkten Zugang zu dieser Region.“

Die neuen Daten zeichnen ein komplexes Bild der Chromosphäre: Dort, wo die Sonne inaktiv und ruhig ist, zeigen sich dunkle Bereiche mit einem Durchmesser von einigen tausend Kilometern, umgeben von hellen Rändern. Dieses Muster entsteht durch die gewaltigen Plasmaströme, die aus dem Innern der Sonne aufsteigen, an ihrer Oberfläche abkühlen und wieder hinabsinken.

Auffällig sind helle Punkte, die vereinzelt aufblitzen. In den ultravioletten Aufnahmen treten sie deutlich kontrastreicher zutage als zuvor. Wissenschaftler glauben, dass die hellen Punkte auf einzelne magnetische Flussröhren in der Photosphäre, die Grundbausteine des solaren Magnetfelds, hinweisen. Das Magnetfeld ist von besonderem Interesse, rührt von ihm doch die gesamte Sonnenaktivität her.

Neben diesen ruhigen Bereichen des Gestirns richteten die Forscher ihren Blick auch auf Regionen in direkter Nachbarschaft zu Sonnenflecken. Solche zum Teil riesigen dunklen Strukturen überziehen die sichtbare Oberfläche des Sterns besonders zahlreich in Zeiten hoher Aktivität. „Dort zeigen sich in unseren Aufnahmen helle langgezogene Strukturen, sogenannte Fibrillen“, sagt Riethmüller.

„Unsere ersten Auswertungen sind ausgesprochen vielversprechend“, kommentiert Solanki die neuen Ergebnisse. „Sie beweisen, dass die ultraviolette Strahlung aus der Chromosphäre hervorragend geeignet ist, um feine Strukturen und Prozesse sichtbar zu machen.“ Die Forscher hoffen nun, dass die Datenauswertung weitere neue Erkenntnisse liefern wird. Zudem setzen sie auf eine enge Zusammenarbeit mit Kollegen der IRIS-Mission. Dieses Weltraumteleskop der amerikanischen Raumfahrtagentur NASA startete am 28. Juni dieses Jahres, einige Wochen nach dem Flug von Sunrise, und untersucht ebenfalls die ultraviolette Strahlung der Chromosphäre und der Korona.

Ansprechpartner

Dr. Birgit Krummheuer
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-462
E-Mail: Krummheuer@­mps.mpg.de
Prof. Dr. Sami K. Solanki
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-325
E-Mail: Solanki@­mps.mpg.de
Dr. Tino Riethmüller
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau
Telefon: +49 5556 979-375
E-Mail: Riethmueller@­mps.mpg.de
Originalpublikation
T.L. Riethmüller, S.K. Solanki, J. Hirzberger, S. Danilovic, P. Barthol, T. Berkefeld, A. Gandorfer, L. Gizon, M. Knölker, W. Schmidt, and J.C. Del Toro Iniesta
First high-resolution images of the Sun in the 2796 Å Mg II k line
The Astrophysical Journal Letters

Dr. Birgit Krummheuer | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de/7528187/sonnenatmosphaere

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Ultra-sensitiv dank quantenmechanischer Verschränkung
28.06.2017 | Universität Stuttgart

nachricht Forscher sorgen mit ungewöhnlicher Studie über Edelgase international für Aufmerksamkeit
26.06.2017 | Universität Bremen

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: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive