So sieht es auf der Sonne wirklich aus

Von Markus Brauer

Ein grell leuchtender Strudel in Lava-Farben: Nach fast 15 Jahren Vorbereitung hat das deutsche Hightech-Instrument „Visible Tunable Filtergraph“ (VTF) auf Hawaii seine ersten spektakulären Sonnenbilder geliefert. Das Gerät wurde am Institut für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg entwickelt und ist jetzt Bestandteil des weltweit größten Sonnen-Teleskops „Inouye Solar Telescope“ der U.S National Science Foundation (NSF), das auf dem Vulkan Haleakala steht.

Winzigste Details der Sonnenoberfläche werden sichtbar

Der VTF analysiert das Sonnenlicht nach Angaben des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung so präzise wie nie zuvor und liefert Daten über Plasma-Strömungen und Magnetfelder.

„Die Inbetriebnahme des VTF stellt einen bedeutenden technologischen Fortschritt für das ‚Inouye Solar Telescope‘ dar. Das Instrument ist sozusagen das Herz des Sonnenteleskops, das nun endlich an seinem Bestimmungsort schlägt“, erklärt Matthias Schubert, VTF-Projektwissenschaftler am KIS.

Selbst in der Testphase zeigt das Instrument bereits winzigste Details der Sonnenoberfläche. Die Auflösung soll im späteren Forschungsbetrieb noch weiter steigen.

Von Freiburg nach Maui

Am Institut für Sonnenphysik werden einzigartige Hightech-Forschungsinstrumente für die detaillierte Erforschung der Sonne entwickelt, gebaut und betrieben. Dank dieser Instrumente ist es möglich, einerseits grundlegende astrophysikalische Fragen zu beantworten und andererseits den Einfluss der Sonne auf das Magnetfeld der Erde zu studieren. Hierzu wird das Licht mit hoher Präzision in seine einzelnen Farbanteile zerlegt und untersucht.

Mit dem jetzt fertiggestellten VTF kann die Dynamik des Sonnenplasmas in hoher Auflösung grundlegend untersucht werden. Ähnlich wie bei Wettervorhersagen auf der Erde wird es hierdurch zukünftig möglich sein, massive geomagnetische Störungen vorherzusagen, die durch Energieausbrüche auf der Sonne – sogenannte Sonnenstürme – verursacht werden.

Auf der Erde können plötzliche Sonnenstürme zu verheerenden Schäden an der Satellitennavigation oder an Energienetzen führen. Um Forschungen für eine solche Vorhersage realisieren zu können, bedarf es optischer Bauteile, deren Oberflächen auf einzelne Atomlagen genau gefertigt sind, und einer Regeltechnik, welche mit der gleichen Präzision arbeitet.

Was ist ein Sonnensturm?

Von dem gigantischen Gasball im Weltall geht permanent Strahlung aus. Die mit den Sonnflecken verbundenen starken Magnetfelder können große Wolken heißen Gases aus den Außenschichten der Sonne ins All schleudern. Diese Gaswolken sind elektrisch geladen und stören daher das terrestrische Magnetfeld, wenn sie die Erde kreuzen.

Ist eine solche Strahlung innerhalb der Gasschicht der Sonne – der Chromosphäre – besonders stark, kann sie auf der Erde erheblichen Schaden anrichten. Wenn diese sogenannten Sonnenwinde zudem kurzzeitig besonders intensiv sind und die Eruption – auch koronaler Masseauswurf genannt – lokal deutlich stärker ist, spricht man von einem Sonnensturm.

Wie entstehen Sonnenflecken?

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erklärt die Entstehung von Sonnenflecken so: Permanent wirbelt heiße Materie aus dem Inneren der Sonne an die Oberfläche. Dieser Vorgang kann durch lokale Verstärkungen des Magnetfelds der Sonne behindert werden. Die Folge: Es entstehen etwas kältere Stellen auf der Sonnenoberfläche, die als Sonnenflecken sichtbar werden.

„Ein Sonnenfleck besteht aus einem sehr starken Magnetfeld. Das ist mehrere Tausendmal so stark wie das Magnetfeld der Erde“, erläutert Sami Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS). „Das heißt, es kommt dort sehr viel weniger Energie an die Oberfläche und es kann auch viel weniger abgestrahlt werden. Und deshalb erscheinen die Flecken dunkel.“

Inwieweit beeinflussen Sonnenflecken Eruptionen des Sterns?

Je mehr Sonnenflecken Experten entdecken, desto wahrscheinlicher sind Sonneneruptionen. Der europäischen Raumfahrtbehörde Esa zufolge können dabei hochenergetische Teilchen in einer Dimension von mehreren Zehnmilliarden Tonnen ins All geschleudert werden.

Sie können innerhalb von Stunden auch zur rund 150 Millionen Kilometer entfernten Erde gelangen. Der Schutzschild der Erde, die Magnetosphäre, „wird dabei wie eine Seifenblase auseinandergezogen und kann sozusagen reißen“. Die Teilchen können dann in das Magnetfeld eintreten.

Dies könne zu „wunderschönen Sachen wie Polarlichtern“» führen, aber auch zu Satellitenschäden, betont Solanki. Auch der Zusammenbruch eines Stromnetzes sei möglich. „Das ist schon passiert, meistens in etwas höheren Breiten. Aber wir haben die letzten 150 Jahre keinen so richtig großen Sonnensturm gehabt. Es kann also noch schlimmer kommen“ (mit dpa-Agenturmaterial).