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GREGOR
Die schwachen Magnetfelder der Sonne
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung
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5. Dezember 2016

GREGOR, das größte Sonnenteleskop Europas, wurde vor vier Jahren offiziell eingeweiht und begann 2014 mit wissenschaftlichen Messungen. Jetzt legten Forscher die ersten Ergebnisse vor: Unter anderem konnten sie die kleinskaligen und sehr schwachen Magnetfelder in den ruhigen Regionen der Sonne detaillierter messen als je zuvor.

GREGOR

Ein Blick auf den Hauptspiegel von GREGOR. Mit einem Durchmesser von 1,5 Metern zählt er weltweit zu den Größten unter den Sonnenteleskopen. Bild: MPS (H.-P. Doerr) [Großansicht]

Die Sonne bietet nicht immer ein imposantes Schauspiel aus heftigen Eruptionen, veränderlichen Sonnenflecken und starken Magnetfeldern - und schon gar nicht überall auf ihrer Oberfläche. Selbst in Phasen hoher Aktivität zeigt sich der Großteil unseres Sterns von seiner leisen Seite. Die kleinskaligen, äußerst schwachen Magnetfelder, die charakteristisch sind für diese sogenannten ruhigen Gebiete auf Sonne, lassen sich nur schwer messen. Forschern unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen ist dies nun mit bisher unerreichter Genauigkeit gelungen. Sie nutzten dazu das Sonnenteleskop GREGOR, das 2012 als Teil des Teide Observatoriums auf Teneriffa eingeweiht wurde.

In gewisser Weise gleicht die ruhige Sonne einem Topf blubbernd kochenden Wassers. Heißes Plasma steigt aus der Tiefe auf, kühlt sich ab und sinkt wieder hinab. An der sichtbaren Oberfläche, der Photosphäre, führt dieser Kreislauf zu einem Muster aus kleinskaligen Blasen, die sich ständig verändern. Die sogenannten Granulen messen nur etwa 1000 Kilometer im Durchmesser.

"Die ruhige Sonne ist der Normalzustand unseres Sterns", erklärt Prof. Dr. Sami K. Solanki, geschäftsführender Direktor des MPS. "Nur wenn wir diesen Zustand genau kennen, können wir verstehen, wie die Magnetfelder der Sonne entstehen und wie die magnetische Energie in die darüber liegenden Schichten transportiert wird." Allerdings erweisen sich die Magnetfelder, welche die ruhige Sonne auszeichnen, als notorisch schwer zu messen: Sie sind nicht nur sehr kleinskalig, sondern auch äußerst schwach.

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Die bisher besten Messungen stammen vom japanischen Weltraumteleskop Hinode; doch nicht wenige der Messwerte gehen im Rauschen des Teleskops unter. Mit dem bodengebundenen Sonnenteleskop GREGOR konnten die Forscher um Dr. Andreas Lagg vom MPS nun eine dreimal so hohe Empfindlichkeit erreichen. "Anders als Hinode untersucht GREGOR unter anderem das infrarote Licht, das die Sonne abstrahlt", erklärt Lagg.

Die größere Wellenlänge sorgt für eine höhere Empfindlichkeit der Messungen. Zusammen mit der guten räumlichen Auflösung, die der Hauptspiegel von GREGOR mit seinem Durchmesser von 1,5 Metern gewährleistet, ergab sich ein neuer Rekord: Die Forscher konnten solare Magnetfelder mit einer Stärke von einigen Gauss bis auf 250 Kilometer auflösen. Zum Vergleich: Die Magnetfelder innerhalb von Sonnenflecken können bis zu 1000-mal so stark sein.

GREGOR ist Europas größtes Sonnenteleskop und zählt zu den leistungsfähigsten der Welt. Neben dem großen Hauptspiegel punktet GREGOR durch eine adaptive Optik, welche störende Einflüsse von Turbulenzen in der Erdatmosphäre blitzschnell ausgleicht. Vor vier Jahren wurde GREGOR offiziell eingeweiht. Nach einer Phase technischer Beobachtungen begannen 2014 die ersten wissenschaftlichen Messkampangen.

Im Rahmen dieser Kampagnen blickten MPS-Forscher auch auf die Randbereiche einzelner Sonnenflecken. Diese dunklen Gebiete überziehen die sichtbare Oberfläche der Sonne im Laufe ihres elfjährigen Aktivitätszyklus mal mehr, mal weniger zahlreich. Ihre Ränder muten wie filigrane, fingerartig ausgefranste Kränze an. Die dazugehörigen Magnetfeldstrukturen sind in der Photosphäre hoch komplex. Wie sie sich in höheren Schichten fortsetzen, war bisher offen, denn auch dort erschwerte die geringe Stärke der Magnetfelder die Messungen.

Dank GREGOR sind nun auch diese leisen Töne der Sonne zugänglich. Dem Forscherteam unter Leitung von Dr. Jayant Joshi vom MPS und der Universität von Stockholm gelangen nun empfindliche Messungen dieser Felder in der oberen Chromosphäre der Sonne. Dabei zeigte sich, dass die filigrane magnetische Struktur der Photosphäre auch in diesen höheren Schichten noch erkennbar ist.

Das Sonnenteleskop GREGOR ist Teil des Teide Observatoriums auf Teneriffa. Es wird geleitet vom Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik in Freiburg. Das MPS und das Leibniz Institut für Astrophysik in Potsdam sind zu je 20 Prozent an dem Teleskop beteiligt. Über die ersten GREGOR-Ergebnisse berichten insgesamt neun Artikel, die in einer Sonderausgabe der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics erschienen sind.

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siehe auch
Sonne: Die Vielfalt solarer Magnetfelder - 4. September 2015
Gregor: Vom Teide aus die Sonne im Visier - 15. Mai 2012
GREGOR: Sonnenteleskop nimmt Probebetrieb auf - 16. März 2009
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung
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