UV-Licht enthüllt Details der Sonnenatmosphäre – aktuelle Aktivität – erzeugen Planeten und Dunkle Materie den Sonnenzyklus? (Videos)

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Ballon-Observatorium Sunrise liefert erstmals hochauflösende UV-Aufnahmen der Chromosphäre. Obwohl bereits seit Jahrhunderten beobachtet, gehört der elfjährige Sonnenzyklus, noch immer zu den großen Rätseln der Astronomie – von wegen Sonnenmaximum.

Forscher haben einzigartige Einblicke in die Chromosphäre der Sonne gewonnen. Das ballongetragene Teleskop Sunrise hat erstmals diese zentrale Schicht der Sonnen-atmosphäre hochaufgelöst im UV-Licht aufgenommen. Die Aufnahmen enthüllen neue Strukturen wie etwa helle Punkte oder langgezogene Fibrillen in der Nähe von Sonnen-flecken. Sie könnte weiteren Aufschluss geben über die Prozesse, die die Chromosphäre heißer machen als das Innere unseres Zentralsterns.

(Foto: In der Nähe von Sonnenflecken offenbaren sich helle, langgestreckte Strukturen. Die Farben in diesen Abbildungen stehen für die Intensität des Lichtes. Gelb deutet auf eine hohe Intensität, schwarz auf eine geringe Intensität hin)

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Die Chromosphäre gibt Forschern noch immer Rätsel auf. Wie ist es beispielsweise möglich, dass es dort immer heißer wird, je weiter man sich vom Hitze spendenden Kern der Sonne entfernt? „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.

Video: Animation der Flugbahnen der Sunrise-Mission

„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.

Hochaufgelöster UV-Blick vom Helium-Ballon aus

„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 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.

Video: Start der Sunrise-Mission

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, fünftägigen Flug. „Natürlich untersuchen auch Sonden aus dem Weltraum das ultraviolette Licht der Sonne“, sagt Sami K. Solanki. Sie liefern jedoch eine geringere räumliche Auflösung.

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(Foto: Aufnahmen der Chromosphäre bei einer Wellenlänge von 279,6 Nanometern. In dieser ruhigen Region zeigt sich ein typisches Muster: dunkle Gebiete umgeben von hellen Rändern. Die hellen Punkte, die hier und da aufblitzen, sind gut zu erkennen)

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 Erstautor Tino Riethmüller vom Lindauer Max-Planck-Institut. „Obwohl Magnesium mit nur 0,0024 Prozent einen verschwindend geringen Teil der Sonnenmasse ausmacht, bietet uns dieses Element einen direkten Zugang zu dieser Region.“

Video: Aufnahmen der Sonne im UV-Bereich

Helle Punkte und lange Fibrillen

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 zu Tage als zuvor. Wissenschaftler glauben, dass die hellen Punkte auf einzelne magnetische Flussröhren in der Photosphäre, die Grund-bausteine des solaren Magnetfelds, hinweisen. 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.

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Erzeugen Planeten und Dunkle Materie den Sonnenzyklus?

Obwohl bereits seit Jahrhunderten beobachtet, gehört der elfjährige Sonnenzyklus, innerhalb dessen die Anzahl der Sonnenflecken ansteigt und abnimmt, noch immer zu den großen Rätseln der Astronomie. Erst kürzlich entdeckten Astronomen, dass während die Helligkeit der Sonne im sichtbaren Lichtspektrum um den Faktor bis zu 10^-3 ab-nimmt, die Helligkeit im Röntgenspektrum um den Faktor 100 zunimmt.

Warum dies so ist, konnten sich auch Astrophysiker bislang nicht erklären. Jetzt stellt ein Team internationaler Wissenschaftler eine neue Theorie vor, wonach die Planeten den Fluss von Dunkler Materie in Richtung Sonne beeinflussen. Tatsächlich stimmt der Sonnenzyklus in seiner Dauer mit der Umlaufzeit der Planeten überein.

Neben der Umlaufzeit von 11,8 Jahren gibt es laut den Forschern um Konstantin Zioutas von der Universität Patras und derzeit am Europäischen Kernforschungszentrum CERN beschäftigt, noch zahlreiche weitere Gezeiten-Resonanzen mit dem elfjährigen Sonnen-zyklus bezüglich der Planeten Saturn, Venus, Erde und Merkur.

Zwar sind diese Übereinstimmungen schon längere Zeit bekannt, doch gilt der Gezeiten-einfluss der Planeten als zu gering, als dass Astronomen bislang akzeptieren wollten, dass dieser einen Einfluss auf die Sonne haben könnte.

Wie die Forscher um Zioutas vorab auf „arXiv.org“ berichten, gehen sie in ihrer Studie davon aus, dass die Sonne fortwährend von einem Partikelstrom aus Dunkler Materie umflossen wird und das die Gravitationsfelder der Planeten diesen Partikelstrom auf die Sonne bei jeder Umrundung konzentrieren.

Tatsächlich ist eine derartige Gravitationsbündelung bereits für Licht bekannt, wenn große Massen, beispielsweise ferne Galaxien, das Licht derart in Richtung Erde ablenken, dass hiesige Beobachter dahinterliegende Objekte – durch den sogenannten Gravitations-linseneffekt – vergrößert abgebildet sehen können.
 Allerdings ist die Brennweite dieser Gravitationslinsen angesichts der sich mit Lichtgeschwindigkeit fortbewegenden Licht-teilchen (Photonen) gewaltig und deutlich größer als der Abstand zwischen den Planeten und der Sonne, erläutert der „The Physics arXiv Blog„.

Aus diesem Grund schlagen Zioutas und Kollegen vor, dass sich die Partikel des postulierten Stroms Dunkler Materie deutlich langsamer fortbewegen als das Licht – 
etwa 1/100 oder gar 1/1000 der Lichtgeschwindigkeit. Tatsächlich vermuten Teilchen-physiker eine ganze Vielzahl an Partikeln mit dieser Eigenschaft, beispielsweise Axion-artige Teilchen und sogenannte D-Partikel.

Laut des Berechnungen von Zioutas und Kollegen könnte beispielsweise Jupiter einen solchen Teilchenstrom um den Faktor eine Million verstärken, wodurch die so hervor-gerufenen konzentrierter Zusatzenergie und deren Auswirkung auf die Sonne nicht mehr länger negiert werden könnte.

Dieser Einfluss, so die Forscher weiter, könne dann durchaus für die Helligkeitsver-änderungen und andere regelmäßig auftretende jedoch ebenfalls bislang rätselhaften Sonnenphänomene verantwortlich sein.

Während sich die Hypothese zunächst interessant anhört, kann leicht übersehen werden, dass auch die Dunkle Materie ein bislang rein theoretisches Konzept ist, sie bislang weder direkt beobachtet, geschweige denn richtig verstanden wurde, wie sie also die Helligkeit der Sonne beeinflussen könnte.

Selbst die Vorstellung, dass es eine bevorzugte Richtung der Dunklen Materie gibt, sei rein spekulativ, kommentiert der ArXiv-Blog. Zur Behauptung, Dunkle Materie könnte also den Sonnenzyklus erklären, sei es also noch ein ziemlich großer Schritt.

Derartiger Kritik begegnet Zioutas mit dem schlichten verweis auf die Übereinstimmung von Gezeitenphänomenen der Planeten und der Dauer des Sonnenzyklus: „(Außer der Dunklen Materie) gibt es derzeit nichts, was diese Übereinstimmung erklären könnte“.

Aktuelle Aktivität der stillen Sonne, von wegen Sonnenmaximum

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Sollte unser Zentralgestirn nicht bald mit zahlreichen Sonneneruptionen aufwarten, kann das ein ziemlich kalter und langer Winter werden.

Sonneneruptionen?

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Ein Hauch von nichts, zwei schwache C-Flares, ansonsten tiefer Schlafmodus im B-Bereich.

Am 24. September zeigte die Sonne ein Lebenszeichen mit einer Filament-Eruption im Nordosten.

Video

Protuberanzen sind heftige Materieströme auf der Sonne, die am Sonnenrand als matt leuchtende Bögen beobachtet werden können. In kleineren Dimensionen können sie auch innerhalb der Sonnenscheibe vorkommen und im roten H-alpha-Licht beobachtet werden. Erscheinen sie als dunkle, fadenförmige Strukturen vor der Sonnenscheibe, so werden sie Filamente genannt.

Weitere Aufnahmen der Filament-Eruption

Sonnenwind?

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Lauer Sonnenwind bei 280 Kilometer pro Sekunde.

Neutronen?

Fehlanzeige, die Messstation bei Moskau ist seit Tagen online nicht verfügbar.

http://helios.izmiran.rssi.ru

Nur logisch, dass die Elektronen und Protonen keine Ausschläge zeigen.

elektronen-protonen

Na dann, gute Nacht Weltraumwetter.

Quellen: MPI/scinexx.de/arxiv.org, medium.com/the-physics-arxiv-blog/grenzwissenschaft-aktuell.de vom 29.09.2013

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37 comments on “UV-Licht enthüllt Details der Sonnenatmosphäre – aktuelle Aktivität – erzeugen Planeten und Dunkle Materie den Sonnenzyklus? (Videos)

  1. bisher vermutete man die Ansammlungen der dunklen Materie an folgenden Stellen
    a)in den Spiralarmen der Galaxien
    b)in den perigalaktischen Halos
    c)in den intragalaktischen Räümen
    d)in der solaren Umgebung
    e)womöglich doch in unserer nächsten Nähe…
    u.s.w.
    mein Vorschlag:vielleicht doch noch schnell unter dem Rock der Lillyfee nachschauen?

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