Wie kann die Sonnenatmosphäre heißer als kälter werden, je weiter Sie sich von der Sonnenoberfläche entfernen? Eine suborbitale Raketenmission, die im Juli 2012 gestartet wurde, hat gerade einen großen Teil des Puzzles geleistet.
Die sichtbare Oberfläche der Sonne oder die Photosphäre beträgt 10.000 Grad Fahrenheit. Wenn Sie sich nach außen bewegen, passieren Sie eine dünne Schicht heißen, ionisierten Gases oder Plasmas, die als Corona bezeichnet wird. Die Korona ist jedem bekannt, der eine totale Sonnenfinsternis gesehen hat, da sie geisterhaft weiß um die verborgene Sonne schimmert.
Aber wie kann die Sonnenatmosphäre heißer als kälter werden, je weiter Sie sich von der Sonnenoberfläche entfernen? Dieses Geheimnis hat Solarastronomen jahrzehntelang verwirrt. Eine suborbitale Raketenmission, die im Juli 2012 gestartet wurde, hat gerade einen großen Teil des Puzzles geleistet.
Der hochauflösende Coronal Imager (Hi-C) enthüllte einen der Mechanismen, die Energie in die Korona pumpen und sie auf Temperaturen von bis zu 7 Millionen Grad Celsius erwärmen. Das Geheimnis ist ein komplexer Prozess, der als magnetische Wiederverbindung bekannt ist.
"Es ist das erste Mal, dass wir Bilder mit einer Auflösung haben, die hoch genug ist, um die magnetische Wiederverbindung direkt zu beobachten", erklärte der Smithson-Astronom Leon Golub (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). "Wir können Details in der Korona fünfmal feiner sehen als jedes andere Instrument."
Dies ist eines der Bilder mit der höchsten Auflösung, die jemals von der Sonnenkorona oder der äußeren Atmosphäre aufgenommen wurden. Es wurde mit dem hochauflösenden Coronal Imager (Hi-C) der NASA bei einer ultravioletten Wellenlänge von 19,3 Nanometern aufgenommen. Hi-C zeigte, dass die Sonne dynamisch ist, wobei sich Magnetfelder ständig verziehen, verdrehen und in Energiestößen kollidieren. Zusammengenommen können diese Energiestöße die Temperatur der Korona auf 7 Millionen Grad Fahrenheit erhöhen, wenn die Sonne besonders aktiv ist.
Gutschrift: NASA
„Unser Team hat ein außergewöhnliches Instrument entwickelt, das eine revolutionäre Bildauflösung der Sonnenatmosphäre ermöglicht. Aufgrund des Aktivitätsniveaus konnten wir uns klar auf einen aktiven Sonnenfleck konzentrieren und so einige bemerkenswerte Bilder erhalten “, sagte der Heliophysiker Jonathan Cirtain (Marshall Space Flight Center).
Magnetische Geflechte und Schleifen
Die Aktivität der Sonne, einschließlich Sonneneruptionen und Plasmaeruptionen, wird durch Magnetfelder angetrieben. Die meisten Menschen kennen den einfachen Stabmagneten und wissen, wie man Eisenspäne auf einen streuen kann, um zu sehen, wie sich sein Feld von einem Ende zum anderen schleift. Die Sonne ist viel komplizierter.
Die Oberfläche der Sonne ist wie eine Ansammlung von tausend Meilen langen Magneten, die nach dem Aufsprudeln aus dem Inneren der Sonne verstreut sind. Magnetfelder springen aus einem Punkt heraus und bewegen sich zu einem anderen Punkt. Plasma fließt entlang dieser Felder und umrandet sie mit leuchtenden Fäden.
Die Bilder von Hi-C zeigten verwobene Magnetfelder, die wie Haare geflochten waren. Wenn sich diese Zöpfe entspannen und aufrichten, setzen sie Energie frei. Hi-C war Zeuge eines solchen Ereignisses während seines Fluges.
Es wurde auch ein Bereich erkannt, in dem sich Magnetfeldlinien in einem X kreuzten und sich dann ausrichteten, wenn die Felder wieder verbunden wurden. Minuten später brach dieser Fleck mit einem Mini-Sonneneruption aus.
Hi-C zeigte, dass die Sonne dynamisch ist, wobei sich Magnetfelder ständig verziehen, verdrehen und in Energiestößen kollidieren. Zusammengenommen können diese Energiestöße die Temperatur der Korona auf 7 Millionen Grad Celsius erhöhen, wenn die Sonne besonders aktiv ist.
Ziel auswählen
Das Teleskop an Bord von Hi-C bot eine Auflösung von 0,2 Bogensekunden - ungefähr so groß wie ein Cent, gesehen aus einer Entfernung von 16 Kilometern. Das ermöglichte es den Astronomen, Details mit einer Größe von nur 160 Kilometern herauszufiltern. (Zum Vergleich: Die Sonne hat einen Durchmesser von 865.000 Meilen.)
Hi-C hat die Sonne im ultravioletten Licht bei einer Wellenlänge von 19,3 Nanometern fotografiert - 25-mal kürzer als die Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Diese Wellenlänge wird von der Erdatmosphäre blockiert. Um dies zu beobachten, mussten die Astronomen über die Atmosphäre gelangen. Der suborbitale Flug der Rakete ermöglichte es Hi-C, Daten für etwas mehr als 5 Minuten zu sammeln, bevor sie zur Erde zurückkehrten.
Hi-C konnte nur einen Teil der Sonne sehen, daher musste das Team vorsichtig darauf zeigen. Und da sich die Sonne stündlich ändert, mussten sie ihr Ziel in letzter Minute auswählen - am Tag des Starts. Sie wählten eine Region, die versprach, besonders aktiv zu sein.
"Wir haben uns eine der größten und kompliziertesten aktiven Regionen angesehen, die ich je auf der Sonne gesehen habe", sagte Golub. "Wir hatten gehofft, dass wir etwas wirklich Neues sehen würden, und wir wurden nicht enttäuscht."
Nächste Schritte
Golub sagte, dass die Daten von Hi-C weiterhin analysiert werden, um weitere Erkenntnisse zu gewinnen. Forscher sind Jagdgebiete, in denen andere Energiefreisetzungsprozesse stattfanden.
Die Wissenschaftler hoffen, in Zukunft einen Satelliten starten zu können, der die Sonne kontinuierlich mit derselben Detailschärfe beobachten kann.
„Wir haben in nur fünf Minuten so viel gelernt. Stellen Sie sich vor, was wir lernen könnten, wenn wir die Sonne mit diesem Teleskop rund um die Uhr beobachten würden “, sagte Golub.
Via Harvard-Smithsonian CfA