Es gibt eine Lücke in unseren Beobachtungen der Sonne: Ein Teil ihrer Atmosphäre ist für unsere Teleskope praktisch unsichtbar. Allerdings füllen Bilder, die während einer Sonnenfinsternis von der Erde aus aufgenommen wurden, diese Lücke und ermöglichen einen beispiellosen Einblick in die verborgene Schicht unseres Sterns.
Doch die Aufnahme dieser Bilder erfordert Know-how, spezielle Ausrüstung und viel Geduld. . Einer der wenigen Menschen, die in der Lage sind, Medikamente einzunehmen und zu behandeln Bilder einer Sonnenfinsternis Damit sie einige der am besten vor der Sonne geschützten Geheimnisse enthüllen, ist es der tschechische Mathematiker Miloslav Druckmüller. Seine atemberaubenden Interpretationen der dünnen weißen Strahlen und sich schlängelnden magnetischen Linien, aus denen die Sonnenkorona besteht, wenn sie aus der verfinsterten Sonne für das menschliche Auge hervortritt, sind in Kreisen der Sonnenphysik wohlbekannt.
Druckmüller sprach wenige Tage vor seiner Abreise nach Mexiko von seinem Büro an der Technischen Universität Brünn in der Tschechischen Republik mit Space.com. Dort wird er in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Hawaii eine komplexe Bildgebungskampagne während des Jahres betreuen Totale Sonnenfinsternis am 8. April.
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Am Tag der Sonnenfinsternis werden 66 Kameras, die mit speziellen Filtern ausgestattet sind und über drei Beobachtungsstandorte in Mexiko und den Vereinigten Staaten verteilt sind, während etwa vier Minuten der Sonnenfinsternis Zehntausende Bilder aufnehmen. Die Forscher hoffen, dass Druckmüllers professionelle Bildverarbeitung aus diesem riesigen Datensatz bisher unbekannte Informationen über die ansonsten unsichtbare Region der Sonne enthüllen kann.
Der blinde Fleck
Die Sonnenkorona besteht aus einem extrem fein geladenen Gas namens Plasma und ist der obere Teil der Atmosphäre. die Atmosphäre der Sonne. Es ist eine Million Mal dunkler als die darunter liegende Photosphäre, die die sichtbare Oberfläche der Sonne ausmacht, und wird daher bei Beobachtung im sichtbaren Licht vollständig vom Licht des Sterns verdeckt.
Um die Korona zu beobachten, müssen Astronomen die sichtbare Sonnenscheibe verdecken, damit schwaches koronales Licht vor dem dunklen Kosmos erscheint. Dazu nutzen sie ein Instrument namens Koronagraphdie mit einer Verdunkelung ausgestattet ist, die das Sonnenlicht blockiert.
Allerdings würde der Okkulter nur das Sichtbare abdecken Sonne, Beugung – die Biegung des Lichts um ein Hindernis herum – würde dazu führen, dass das helle Licht der Photosphäre an den Rändern des Okkulters austritt und Fotos verfälscht. Daher verwenden Astronomen größere Okkulter, die auch die innere Korona bis zu einer Entfernung von einem Sonnenradius von der Sonnenoberfläche abdecken.
Da der Mond jedoch weit entfernt ist, verursacht er keine Beugung und hat genau die richtige Größe, um die Sonnenscheibe während einer totalen Sonnenfinsternis perfekt abzudecken.
„Jeder Koronograph, der versucht, eine Sonnenfinsternis nachzuahmen, ist einer echten Sonnenfinsternis völlig unterlegen“, sagte Druckmüller. „Es ist zu nah am Teleskop, was bedeutet, dass es Beugung verursacht. Aus diesem Grund muss der Okkulter viel größer sein als die Sonnenscheibe, was bedeutet, dass wir den innersten Teil der Krone nicht sehen können.“
Aufgrund dieser Einschränkungen wissen Wissenschaftler nur sehr wenig über die Prozesse, die in dieser verborgenen Region ablaufen.
„Wenn man Bilder von Weltraumteleskopen wie dem macht Observatorium für Sonnendynamik„man kann die Oberfläche der Sonne im extrem ultravioletten Licht sehen“, sagte Shadia Habbal, Professorin für Sonnenphysik an der Universität von Hawaii und Druckmüller-Mitarbeiterin, auf einer Konferenz in Brünn im November 2022. „Man kann ein Stück der Krone sehen.“ gegen die Oberfläche projiziert, aber das reicht offensichtlich nicht aus, um zu verstehen, wie sich dieses Plasma im Weltraum ausbreitet. »
Die Krone ist die Quelle von Sonnenwind, der konstante Strom geladener Teilchen, der sich durch das Sonnensystem ausbreitet. Manchmal bricht es mit massiven Explosionen aus, die als bekannt sind koronale Massenauswürfe, was zu dramatischen geomagnetischen Stürmen auf der Erde führen kann. Die meisten Prozesse, die diesen Sonnenwind im Weltraum beschleunigen, finden im blinden Fleck des Koronographen statt: der Sonne selbst.
Eine zufällige Entdeckung
In Druckmüllers Sonnenfinsternisbildern erscheint dieser verborgene Bereich in beispielloser Detailliertheit. Koronales Gas – hauptsächlich bestehend aus ionisiertem Wasserstoff und Helium sowie einer Handvoll schwererer Elemente wie Eisen, Magnesium, Silizium oder Kalzium – umkreist die Magnetfeldlinien der Sonne. An anderer Stelle strömt es von großen Sonnenflecken oder aktiven Regionen in den Weltraum und aus koronalen Löchern, in denen Magnetfeldlinien unterbrochen werden.
Druckmüller experimentierte erstmals 1999 mit der Fotografie einer Sonnenfinsternis, als der Schatten des Mondes zum ersten Mal seit 150 Jahren Mitteleuropa besuchte. Die Tschechische Republik lag knapp außerhalb des Gesamtbereichs und schlechtes Wetter drohte, das Erlebnis an vielen der nächstgelegenen Aussichtspunkte zu verderben. Druckmüller reiste nach Ungarn, wo „völlig klarer Himmel“ herrschte.
Als Experte für mathematische Bildanalyse verbrachte Druckmüller Monate damit, die Fotos zu perfektionieren und versuchte, Ansichten zu schaffen, die das Erlebnis nachahmen würden, das ein menschlicher Beobachter machen würde, wenn seine Augen mit den enormen Helligkeitsunterschieden zwischen Teilen der Korona nahe der Sonnenoberfläche umgehen könnten und die weiter entfernten. Damals ahnte er noch nicht, dass sich aus diesem neuen „Hobby“ ein zweiter Beruf entwickeln würde.
„Ich habe nur damit gespielt“, sagte Druckmüller. „Mein Ziel war es, wunderschöne, qualitativ hochwertige Sonnenfinsternisbilder zu erstellen. Das war’s.“
Anfang der 2000er Jahre teilte er seine Kreationen auf einer persönlichen Website. Von dort aus landete eines der Bilder in einem Artikel von Habbal und Kollegen, der in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht wurde. Er wusste nicht, dass sie sein Bild verwendeten, und sie wussten nicht, dass es seins war.
„Es war reiner Zufall“, sagte Druckmüller. „Jemand hat es von meiner Website entfernt und das Urheberrecht entfernt. Ich habe erst durch einen Freund davon erfahren. Ich kontaktierte sie, um das Problem zu klären, und wir begannen zusammenzuarbeiten. In einem Jahr machten wir gemeinsam eine Expedition.“
Temperatur messen
Seit 1999 war Druckmüller an mehr als einem Dutzend Sonnenfinsternisbeobachtungen beteiligt. Im Laufe der Jahre sind Kampagnen immer komplizierter geworden. Für die bevorstehende Sonnenfinsternis hat Druckmüllers Team in Brünn Tausende Pfund spezielle Fotoausrüstung verschickt, die auf die drei Beobachtungsstandorte verteilt wird.
Zusätzlich zur Erfassung des weißen Lichts der Korona können Forscher nun die Spektrallinien verschiedener energiereicher Ionen im Koronagas visualisieren. Dies öffnet die Tür zu spannenderer Wissenschaft.
„Verschiedene Arten von Ionen entstehen bei unterschiedlichen Temperaturen. Indem wir also die Spektrallinien verschiedener Arten von Ionen abbilden, können wir die Temperatur in verschiedenen Teilen der Korona messen“, sagte Druckmüller. „Es ist sehr schwierig, etwas anderes als den sichtbaren Teil des Spektrums zu erreichen, und das ist mit Raumsonden, die kein sichtbares Licht sehen, auch nicht wirklich möglich.“
Druckmüller gab zu, dass die zunehmende Komplexität der Beobachtungen dem Erlebnis etwas an Spaß nahm. Was einst ein aufregendes Abenteuer war, ähnelt heute eher einem Industriebetrieb.
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„Wir werden vier Tage damit verbringen, die gesamte Ausrüstung zusammenzubauen“, sagte er. „Die Sonnenfinsternis selbst ist für uns wirklich stressig, weil alles richtig funktionieren muss. Ich werde erleichtert sein, wenn ich wieder an meinem Schreibtisch sitze und die Festplatte auf meinem Schreibtisch habe, an der ich arbeiten kann.“
Druckmüller hofft, zwei Wochen nach der Sonnenfinsternis auf Hawaii die ersten Bilder mit der Welt und seinen Wissenschaftlerkollegen teilen zu können. Er sagte, es könne bis zur nächsten Lieferung dauern, bis alle Daten verarbeitet seien.