Neue Beobachtungen im Rahmen der Solar Orbiter-Mission der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) haben ergeben, dass Sonneneruptionen, starke Energieausbrüche der Sonne, durch kaskadierende magnetische Lawinen ausgelöst werden. Diese Entdeckung liefert beispiellose Klarheit darüber, wie unser Stern Energie in Form energiereicher Strahlung, einschließlich ultraviolettem Licht und Röntgenstrahlen, freisetzt. Die Ergebnisse wurden zusammen mit detaillierten Beobachtungsdaten einer Fackel mittlerer Klasse veröffentlicht, die am 30. September 2024 aufgenommen wurde.
Die Bedrohung für die Erde
Sonneneruptionen können zu koronalen Massenauswürfen (CMEs) führen, bei denen es sich um riesige Plasmawolken handelt, die aus der Sonnenkorona ausgestoßen werden. Wenn diese CMEs die Erdumlaufbahn kreuzen, können sie geomagnetische Stürme verursachen, den Satellitenbetrieb stören, Stromnetze beschädigen und Kommunikationssysteme stören. Obwohl solche Ereignisse selten sind, ist das Verständnis der Flare-Ursprünge aufgrund der Möglichkeit weitreichender Störungen für die Vorhersagefähigkeit von entscheidender Bedeutung.
Wie Sonneneruptionen funktionieren: Ein Schritt-für-Schritt-Prozess
Der ESA Solar Orbiter hat den Aufbau eines mittelgroßen Flares im Detail beobachtet. Der Prozess dauerte 40 Minuten und begann mit kleinen magnetischen Instabilitäten, die schnell eskalierten. Wissenschaftler beobachteten, wie magnetische Feldlinien immer stärker gespannt und gebrochen wurden und in einer Kettenreaktion Energie freisetzten, die einer Lawine an einem Berghang ähnelte.
Konkret entdeckten die Instrumente von Solar Orbiter die folgenden Schlüsselstadien:
- Magnetische Instabilität: Ein gebogener Faden aus Magnetfeldern begann instabil zu werden, wobei Feldlinien brachen und sich wieder verbanden.
- Lawinenzündung: Diese ersten Wiederverbindungsereignisse lösten eine Kaskade immer stärkerer Freisetzungen aus, die als Lichtausbrüche erschienen.
- Ablösung des Filaments: Das Filament löste sich von seinem Ankerpunkt auf der Sonne, angetrieben durch den Sonnenwind.
- Höhepunkt des Flares: Die Kaskade gipfelte in einem Flare mittlerer Klasse, bei dem die Röntgenstrahlung dramatisch anstieg und geladene Teilchen auf fast die halbe Lichtgeschwindigkeit beschleunigten.
- Abkühlung nach dem Flare: Nachdem die Spitzenenergie erreicht war, entspannte sich der magnetische Bereich, das Plasma kühlte ab und die Partikelemission ließ nach.
Warum das wichtig ist: Verfeinerung der Flare-Vorhersage
Das Forschungsteam war überrascht, als es herausfand, dass ein großer Ausbruch durch eine Reihe kleinerer Wiederverbindungsereignisse ausgelöst werden könnte. Die Studie legt nahe, dass nicht alle Ausbrüche das Ergebnis einzelner, starker Ausbrüche sind, sondern eher der Höhepunkt dieser kaskadenartigen Störungen.
„Diese Minuten vor der Eruption sind äußerst wichtig, und Solar Orbiter gab uns einen Einblick direkt in den Fuß der Eruption, wo dieser Lawinenprozess begann“, sagte Pradeep Chitta, der leitende Forscher.
Jenseits unserer Sonne: Implikationen für die Sternphysik
Das Lawinenmodell wurde zuvor vorgeschlagen, um das kollektive Verhalten vieler Flares zu erklären, aber dies ist das erste Mal, dass es bei einem einzelnen Ereignis mit solcher Klarheit beobachtet wurde. Diese Entdeckung wirft neue Fragen auf: Funktionieren alle Sonneneruptionen auf diese Weise? Und wenn ja, gilt derselbe Mechanismus auch für Flares bei anderen Sternen, insbesondere bei Roten Zwergen, die für ihre häufigen und starken Flares bekannt sind?
Die Beobachtungen des ESA Solar Orbiter stellen einen großen Fortschritt beim Verständnis der Funktionsweise von Flares dar. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um festzustellen, ob das Lawinenmodell universell ist, aber diese Entdeckung hat bereits die Sichtweise der Wissenschaftler auf die energiereichsten Ereignisse der Sonne verändert.
Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung einer kontinuierlichen Sonnenbeobachtung für die Verbesserung der Weltraumwettervorhersage und den Schutz kritischer Infrastruktur vor den schädlichen Auswirkungen von Sonneneruptionen.
