Von Will Dunham
WASHINGTON (Reuters) – Das Magnetfeld der Sonne, das Sonnenstürme wie den verursacht, der diesen Monat die Erde traf und prächtige Polarlichter erzeugt, könnte aus geringeren Tiefen im Inneren des Sterns kommen als dies bisher nicht angenommen wurde, so die Forscher.
Die äußeren 30 % der Sonne bestehen aus einem „Ozean“ aus sprudelnden Gasen, der mehr als 130.000 Meilen (210.000 km) unter die Sonnenoberfläche taucht. Die Forschung, die neue theoretische Modelle mit Beobachtungen der Raumsonde SOHO vergleicht, liefert starke Beweise dafür, dass ihr Magnetfeld nahe der Oberseite dieses Ozeans erzeugt wird – weniger als 5 % landeinwärts oder etwa 20.000 Meilen (32.000 km) – und nicht in Bodennähe , wie schon lange angenommen.
Die Ergebnisse könnten nicht nur Einblicke in die dynamischen Prozesse der Sonne liefern, sondern auch die Fähigkeit verbessern, Sonnenstürme vorherzusagen und vor möglichen Schäden an Stromnetzen, Funkkommunikation und umlaufenden Satelliten zu schützen, sagten die Forscher.
Die meisten Sterne verfügen über Magnetfelder, die offenbar durch die Bewegung extrem heißer Gase in ihrem Inneren erzeugt werden. Das sich ständig ändernde Magnetfeld der Sonne führt dazu, dass sich auf ihrer Oberfläche Sonnenflecken – wechselnde dunkle Flecken – bilden und Sonneneruptionen auslösen, die heiße, geladene Teilchen in den Weltraum schießen.
„Die oberen 5 bis 10 Prozent der Sonne sind eine Region, in der die Winde perfekt sind, um durch einen faszinierenden astrophysikalischen Prozess reichlich Magnetfelder zu erzeugen“, sagte Geoffrey Vasil, angewandter Mathematiker und Computermathematiker an der Universität Edinburgh in Schottland und Hauptautor. der am Mittwoch in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Studie.
Bei diesem Prozess handelt es sich um Rotationsströmungsmuster sehr heißer – elektrisch geladener – ionisierter Gase, die Plasma genannt werden, im Inneren der Sonne.
Die genauen Mechanismen, nach denen die Sonne ihr Magnetfeld – den Sonnendynamo, wie Wissenschaftler es nennen – erzeugen, bleiben ein ungelöstes Problem in der theoretischen Physik. Diese Forscher gehen davon aus, dass diese Strömungsmuster der Schlüssel sind.
„Wenn das Plasma, aus dem die Sonne besteht, völlig stationär wäre, wissen wir, dass das Magnetfeld der Sonne mit der Zeit schwächer werden würde und es bald keine Sonnenflecken oder andere Sonnenaktivität mehr geben würde. Allerdings bewegt sich das „Plasma in der Sonne, und das.“ Bewegung ist in der Lage, das Magnetfeld der Sonne zu regenerieren und aufrechtzuerhalten“, sagte Daniel Lecoanet, theoretischer Physiker und Mitautor der Studie von der Northwestern University in Illinois.
Das solare Magnetfeld schwankt in einem bestimmten Muster, wobei alle 11 Jahre Sonnenflecken – Regionen mit sehr starken Magnetfeldern – erscheinen und wieder verschwinden, was die Sonne, wie Vasil es nannte, zu einer „riesigen magnetischen Uhr“ macht.
„Aber wir haben noch nicht die ganze Geschichte aufgeklärt, wie das passiert. Komplexe interagierende Flüssigkeitsbewegungen (in diesem Fall Sonnenplasma) treiben letztendlich einen Dynamo an, aber wir können die Details noch nicht erklären“, fügte Vasil hinzu.
Der italienische Mathematiker Galileo machte 1612 mit von ihm erfundenen Teleskopen die ersten detaillierten Beobachtungen von Sonnenflecken. Der amerikanische Astronom George Hale stellte Anfang des 20. Jahrhunderts fest, dass Sonnenflecken magnetisch sind.
„Und wir rätseln immer noch über diese lästigen Sonnenflecken“, sagte Vasil.
Ein starker Sonnensturm, der diesen Monat die Erde erreichte, verursachte strahlende Polarlichter am Himmel, obwohl die technologische Infrastruktur der Erde unversehrt blieb.
„Hin und wieder explodiert eine Gruppe von Sonnenflecken und schleudert eine Milliarde Tonnen heißer, geladener Teilchen in Richtung Erde, wie es letzte Woche passiert ist“, sagte Vasil.
Aber ein starker Sonnensturm wie der von 1859, das so genannte Carrington-Ereignis, könnte Schäden in Milliardenhöhe anrichten und Hunderte Millionen Menschen ohne Strom zurücklassen, sagten Forscher.
„Man kann sich Magnetfelder wie Gummibänder vorstellen. Bewegungen in der Nähe der Sonnenoberfläche können die Gummibänder dehnen, bis sie brechen. Durch das Brechen des Magnetfelds können dann Materialien in den Weltraum geschleudert werden, was als Sonnensturm bezeichnet wird. Wenn wir Pech haben, „Diese Stürme können auf die Erde losgehen und unseren Satelliten und unserem Stromnetz erheblichen Schaden zufügen“, fügte Lecoanet hinzu.
(Berichterstattung von Will Dunham; Redaktion von Lisa Shumaker)