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Warum Sonnenflecken stabil bleiben
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Instituts für Sonnenphysik (KIS)
astronews.com
4. Juli 2025
Sonnenflecken dürfte wohl jeder schon einmal gesehen haben,
der einen geschützten Blick zur Sonne durch ein Teleskop gewagt hat. Einige
dieser Flecken bleiben über Wochen stabil, doch wie es zu dieser Stabilität
kommt, konnte bislang nur vermutet, aber nicht sicher geklärt werden. Dank einer
neuen Methode zur Auswertung von Beobachtungen gab es nun einen entscheidenden
Durchbruch.
Gemessenes Magnetfeld (in Gauß) in demselben
Sonnenfleck, der mit dem deutschen GREGOR-Teleskop beobachtet
wurde. Die linke Seite des Bildes zeigt das gemessene
Magnetfeld unter Verwendung der Originaldaten, während die
rechte Seite das Magnetfeld zeigt, das nach der Korrektur der
durch die Erdatmosphäre verursachten Störungen gemessen wurde.
Bild: Institut für Sonnenphysik (KIS) [Großansicht] |
Sonnenflecken sind die auffälligste Erscheinung des solaren Magnetfelds. Nach
der Erfindung des Fernrohrs im frühen 17. Jahrhundert wurden Sonnenflecken
erstmals von dem italienischen Astronomen Galileo Galilei routinemäßig
beobachtet. Im 20. Jahrhundert erkannten die Wissenschaftler mithilfe der
modernen Techniken der Spektroskopie und später der Polarimetrie, dass diese
Flecken die Orte starker Magnetfelder sind.
Das Magnetfeld im Inneren der Sonnenflecken ist so stark wie das in einem
typischen MRT-Gerät (Magnetresonanztomographie) in unseren örtlichen
Krankenhäusern, aber über eine Fläche verteilt, die größer ist als die der
gesamten Erde. Die Anzahl der Sonnenflecken auf der Sonnenoberfläche erreicht
alle elf Jahre ein Maximum, wenn der solare Aktivitätszyklus seinen Höhepunkt
erzielt.
Instabile magnetische Konfigurationen in der Umgebung der Sonnenflecken
können Explosionen verursachen, die als koronale Massenauswürfe und
Sonneneruptionen bekannt sind, insbesondere während des Sonnenfleckenmaximums.
Diese Explosionen können sich gravierend auf die Satellitenkommunikation
auswirken. Die stärksten Explosionen können zu Stromausfällen führen.
Stabile Sonnenflecken können auf der Sonnenoberfläche für Zeiträume von
einigen Tagen bis zu mehreren Monaten existieren und sind der Schlüssel zum
Verständnis des Sonnenaktivitätszyklus. Obwohl in den frühen 1970er Jahren
vermutet wurde, dass der Grund für die lange Lebensdauer der Sonnenflecken darin
liegt, dass ein Gleichgewicht zwischen Gasdruck und dem Magnetfeld erreicht
wird, konnte dieses Gleichgewicht bisher aufgrund von Störungen im Magnetfeld
nur sehr schwer erklärt werden.
Bis jetzt: Im Rahmen einer unlängst vorgestellten Untersuchung wurde die
Stabilität von Sonnenflecken von einem internationalen Team - unter der Leitung
von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Deutschland in Zusammenarbeit
mit wissenschaftlichen Fachkräften aus Schweden, den USA und Spanien - mit einer
neuen Methode untersucht und auf Beobachtungen mit dem deutschen Sonnenteleskop
GREGOR angewendet. Hierbei gelang es Physikern und Physikerinnen des Instituts
für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg, eine ursprünglich am Max-Planck-Institut für
Sonnensystemforschung in Göttingen entwickelte Technik so zu erweitern und zu
verbessern, dass sich der Einfluss der Erdatmosphäre aus den Beobachtungen
herausrechnen lässt. Die mit der neuen Methode am deutschen Sonnenteleskop
GREGOR durchgeführten Magnetfeldmessungen erreichen eine bisher nur mit
Satelliten erreichte Qualität, allerdings zu wesentlich geringeren Kosten.
Mithilfe eines leistungsstarken numerischen Programms, dessen Entwicklung von
Dr. Juan Manuel Borrero vom Institut für Sonnenphysik (KIS) in Freiburg geleitet
und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wurde, konnte das
von der Sonne ausgestrahlte polarisierte Licht analysiert werden. Diese Analyse
zeigte, dass die magnetischen Kräfte im Inneren von Sonnenflecken durch
Druckkräfte so kompensiert werden, dass das Gleichgewicht genau gehalten wird.
Diese Entdeckung erklärt, warum Sonnenflecken so lange auf der Sonnenoberfläche
überleben können.
In der Zukunft könnte sie dafür genutzt werden zu erkennen, wann ein
Sonnenfleck instabil wird und es damit wahrscheinlicher wird, dass er die oben
erwähnten Explosionen auslöst, die möglicherweise das moderne Leben auf der Erde
bedrohen. Die Forschungsergebnisse werden in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
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