„Musik“ der Sonne aufgezeichnet

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Die gigantischen Magnetschlaufen in der Korona der Sonne sind ständig in Bewegung, sie schwingen. Diese Oszillationen sind jetzt erstmals von Forschern als „solare Musik“ aufgezeichnet worden. Eine Kombination von Satellitendaten und mathematischen Modellen enthüllte nicht nur, wie genau diese Schwingungen entstehen, ihre Eigenschaften verraten Sonnenforschern auch viel über die physikalischen Vorgänge in der Sonnenkorona.

Hochauflösende Aufnahmen von Sonnenbeobachtungssatelliten zeigen, dass die Korona der Sonne, ihre äußerste Schicht, alles andere als ruhig oder eben ist. Stattdessen ist sie von zahlreichen schlaufen- oder bogenförmigen Strukturen gefüllt – mit heißem Plasma gefüllten magnetischen Feldlinien. Diese gigantischen, bis zu 100.000 Kilometer langen Schlaufen, auch koronare Loops genannt, spielen eine wichtige Rolle für die Physik der Korona. Sie sind unter anderem auch verantwortlich für koronare Massenausbrüche, Explosionen, die Plasma weit hinaus ins All schleudern und Sonnenstürme auslösen können.

Oszillationen in Klang übersetzt

Seit kurzem ist bekannt, dass diese Magnetschlaufen der Korona periodische Bewegungen durchführen, sie oszillieren. Und genau dies brachte Wissenschaftler der Universität von Sheffield in England auf eine Idee: Warum nicht diese Schwingungen auffangen und so umrechnen, dass sie als Klänge hörbar werden? Das ist den Forschern um Robertus von Fáy-Siebenbürgen, Professor für angewandte Mathematik mit Hilfe von Satellitendaten und mathematischen Modellen nun gelungen.

Ihre Studien der „Loop-Schwingungen“ enthüllten, dass die Schlaufen sowohl transversal – wie eine angeschlagene Gitarrensaite – schwingen, als auch longitudinal, wie der Luftstrom in einem Blasinstrument. Die Höhe des erzeugten Tons bei fester Länge und Dicke wird von der Spannung der Schlaufe bestimmt. Viele der Schwingungen beginnen zudem relativ abrupt und pendeln dann allmählich aus – ähnlich wie eine angeschlagene Saite.

Rätsel der koronaren Hitze

Die neue Betrachtungsweise ermöglicht Sonnenforschern wertvolle neue Einblicke in Eigenschaften und Prozesse der Korona, da die Bewegung der Loops sowohl durch ihre eigenen Merkmale als auch durch ihre Umgebung beeinflusst wird. Die Analyse der „Sonnenmusik“ könnte daher einen Beitrag leisten zur Beantwortung wichtiger Fragen der Sonnenphysik. So ist noch unklar, ob die enorme Hitze der Korona von mehreren Millionen Grad auf lokalisierten magnetischen Ausbrüchen beruht, oder aber auf Wellen, die von tieferen Regionen des Sonneninneren nach außen dringen.

Ein erster Schritt zur Enträtselung der Sonnenaktivität gelang den Forschern der Universität Sheffield bereits im letzten Monat: Sie fanden heraus, dass Beben der Übergangszone, auch als „solare Mega-Tsunamis“ bezeichnet, den unteren Bereich der Korona antreiben. Als nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler nun numerische Modelle entwickeln, die räumliche Strukturen der Loops simulieren, die unter der Auflösungsgrenze der Sonnenbeobachtungssatelliten liegen.