Globale Eruption erschüttert Sonnenforschung

Eine gewaltige Sonneneruption im Sommer 2010 hat nicht nur einen Sonnensturm ausgelöst, die eine gesamte Sonnenhälfte umfassende Eruption zerschmetterte auch gängige Theorien zur solaren Aktivität. Denn eine nähere Analyse der Vorgänge enthüllte, dass auch scheinbar lokale Ausbrüche durch ein komplexes System magnetischer Verbindungen verknüpft sind. Diese im „Journal of Geophysical Research“ veröffentlichte Erkenntnis verändert nicht nur unseres Sicht des Zentralsterns, sie hat auch Auswirkungen auf die Vorhersage von Sonnenstürmen.

Am ersten August 2010 wurden Astronomen Zeuge eines zuvor noch niemals beobachteten Schauspiels der Superlative: einer Sonneneruption, die eine gesamte Hemisphäre der Sonne auf einmal umfasste. Magnetfeldlinien zerrissen und explodierten, Schockwellen rasten über die Sternenoberfläche, Milliarden Tonnen von heißem Gas blähten sich auf und wurden als Plasmawolken ins All geschleudert. Das Ereignis war nicht nur das Gewaltigste seiner Art, es erschütterte auch gängige Annahmen über die Sonnenaktivität.

„Das Ereignis vom 1. August hat unsere Augen geöffnet”, erklärt Karel Schrijver vom Solar and Astrophysics Lab in Palo Alto. „Wir sehen nun, dass Sonnenstürme globale Ereignisse sein können und sich in Größenordnungen abspielen die wir uns zuvor kaum vorstellen konnten.“ Um zu verstehen, was bei der gewaltigen Eruption genau stattfand, analysierten Schrijver, sein Kollege Alan Title und weitere Sonnenforscher die Daten der Sonnenobservatorien STEREO sowie des Solar Dynamics Observatory (SDO) der NASA.

Verbindung zwischen scheinbar lokalen Ereignissen entdeckt

Insgesamt schlüsselten sie dafür die Rieseneruption in mehr als ein Dutzend einzelne Schockwellen, Flares, Filament-Eruptionen und koronare Massenauswürfe auf, verteilt auf 28 Stunden und eine gesamte Hälfte der Sonnenoberfläche. Was dabei auf den ersten Blick wie eine Kakophonie von chaotischen Einzelereignissen schien, entpuppte sich als durchaus geordnete Abfolge, sobald die Forscher alles auf eine Karte des solaren Magnetfelds übertrugen.

„Wir sahen, dass alle Ereignisse substanzieller koronarer Aktivität durch ein weiträumiges System von Separatoren und quasi-separierender Schichten verbunden waren“, erklärt Title. Als Separatoren bezeichnen die Forscher magnetische Verwerfungszonen, in denen schon kleine Veränderungen der umgebenden Plasmaströme große elektromagnetische Stürme auslösen können.

Magnetfeldlinien während des solaren Ausbruchs vom 01.08.2010 © K Schrijver & A. Title

Erster Beleg globaler Verknüpfung

Dass eine solche Art der Verbindung möglich ist, haben Sonnenforscher bereits seit einiger Zeit vermutet. „Die Annahme von Resonanzflares geht bereits mindestens ein Dreiviertel-Jahrhundert zurück“, so die Forscher. Schon häufiger wurden Plasmaeruptionen beobachtet, die eine nach der anderen geschahen, wie explodierendes Popcorn in einem Topf. Doch bisher war es nie gelungen, eine kausale Verbindung zwischen den einzelnen Eruptionen zu belegen.

Jetzt jedoch scheint klar: Explosionen auf der Sonne sind keine lokalisierten oder isolierten Ereignisse. Stattdessen ist die solare Aktivität durch das Magnetfeld über teilweise atemberaubende Distanzen miteinander verknüpft. Solare Flares, Tsunamis, koronare Massenauswürfe – sie alle können selbst in hundertausenden von Kilometer Entfernung auf einmal, in einem gewaltigen Konzert losgehen.

Auswirkungen auf Sonnensturm-Vorhersage

Diese Erkenntnis hat auch bedeutende Auswirkungen auf die Vorhersage großer Sonneneruptionen und Sonnenstürme. „Um Eruptionen vorherzusagen können wir uns nicht länger nur auf die Magnetfelder isolierter aktiver Regionen konzentrieren“, so Title. „Wir müssen dafür das Oberflächenmagnetfeld praktisch der gesamten Sonne kennen.“ Das bedeutet für die Weltraumwettervorhersage zwar mehr Arbeit, erhöht gleichzeitig aber auch die Genauigkeit der Prognosen.

Noch allerdings sind in Bezug auf die große Eruption längst nicht alle Fragen geklärt: „Wir sind noch dabei, Ursache und Wirkung auseinander zu sortieren“, erklärt Schrijver. „War das Ereignis eine einzige große Kettenreaktion, in welcher jeweils eine große Eruption die nächste auslöste? Oder ging alles gleichzeitig los als Reaktion auf eine größere Veränderung im globalen Magnetfeld der Sonne?“ Weitere Forschungen müssen diese Frage klären. Klar bleibt allerdings, dass das alte Konzept von lokalen, voneinander isolierten Flecken der solaren Aktivität nicht mehr zu halten ist.

(NASA, 27.12.2010 – NPO)