Helium-Strahlen am Rand der Sonne

Sonnen-Protuberanzen sind Wolken aus Plasma – ionisiertem Gas –, die weit oberhalb der Sonnenoberfläche schweben und mehr als 100.000 Kilometer über ihren Rand hinausragen können. Über die Struktur der Wolken war bislang bekannt, dass sie im Inneren aus bis zu 150 Kilometer dicken „Fasern“ bestehen.

Diese sind mit einer Temperatur von rund 7.000 Grad deutlich kälter als ihre Umgebung, die bis zu 1,5 Millionen Grad heiße Sonnen-Korona. Ein internationales Forscherteam mit Beteiligung der Universität Göttingen hat nun herausgefunden, wie die Protuberanzen gegen ihr heißes Umfeld abgeschirmt sind. Offenbar hat jede einzelne Faser eine Hülle, die sie umgibt wie die Isolierschicht eines Kabels und in der die Temperatur nach außen hin steigt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Solar Physics veröffentlicht.

Die Wissenschaftler benutzten bei ihrer Studie das Tessiner Sonnenteleskop, dessen spezielle Konstruktion das helle Licht der Sonne ausblendet, so dass die sehr schwachen Emissionen des Heliums in den Protuberanzen messbar werden. Sie untersuchten drei verschiedene Formen von Helium, die bei unterschiedlichen Temperaturen zum Leuchten gebracht werden. Dabei fanden sie heraus, dass die Temperatur vom Inneren der Faser in Richtung Sonnen-Korona von 7.000 Grad über 8.750 Grad auf rund 25.000 Grad steigt.
„Die äußere Schicht dieser Hülle kann aber nur wenige Kilometer dick sein. Damit ist sie in keinem Teleskop mehr sichtbar und kann nur indirekt gemessen werden“, so Dr. Eberhard Wiehr vom Institut für Astrophysik der Universität Göttingen.

Darüber hinaus gingen die Forscher der Frage nach, ob jede Faser eine eigene Hülle hat oder ob die ganze Protuberanz durch eine „Gesamt-Hülle“ geschützt wird. „Die abgestrahlte Energie der drei Formen des Heliums zeigt ein konstantes Verhältnis in allen untersuchten Protuberanzen verschiedenster Größe. Das ist ein Hinweis auf viele schmale Hüllen um jede einzelne Faser“, so Dr. Wiehr. In weiteren Untersuchungen soll es nun darum gehen, die verschiedenen Plasma-Schichten in den Hüllen zu modellieren und eine Erklärung für die faserige Struktur der Protuberanzen zu finden.

Originalveröffentlichung: R. Ramelli et al. Helium Emissions Observed in Ground-Based Spectra of Solar Prominences. Solar Physics (2012) 281: 697-706. Doi: 10.1007/s11207-012-0118-2.

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