„Tornadojäger“ der Sonne
ei Sonneneruptionen werden schlagartig Unmengen an Energie frei. Wie das genau funktioniert, ist nicht restlos klar. Forschern vom National Center for Atmospheric Research (NCAR) in Colorado und vom Lockheed Martin Solar Astrophysics Laboratory (LMSAL) in Kalifornien ist es nun erstmals gelungen, den kompletten Lebenszyklus eines solaren Ausbruchs im Computer zu simulieren. Die Simulierung soll Aufschluss bringen, was sich hinter diesen himmlischen Phänomenen verbirgt.
Bei einer Sonneneruption speit die Sonne große Mengen hochenergetischer Teilchen aus. Für Menschen ist dies ungefährlich — in Extremfällen verursachen Sonnenstürme allerdings Schäden an Satelliten, sorgen für Stromausfall und stören Radar- und Radiokommunikation. In 1967 hat ein Sonnensturm beinahe einen Atomkrieg ausgelöst, als der Ausfall des US-Raketenfrühwarnsystems durch die Sonneneruption als Störangriff der Sowjetunion gedeutet wurde. Die Ursache von Sonneneruptionen ist noch immer nicht vollkommen geklärt.
Doch jetzt ist es Sonnenforschern in den USA gelungen, den kompletten Lebenszyklus eines virtuellen solaren Ausbruchs erstmals im Computer zu simulieren: von der Entstehung magnetischer Felder tausende Kilometer unter der Sonnenoberfläche, bis hin zur explosionsartigen Freisetzung der Energie in der Korona.
Als Vorlage diente ein realer Sonnenausbruch im März 2014. Nachdem ähnliche Ausgangsbedingungen in das Modell eingegeben wurden, brachte es auf deren Basis von selbst einen virtuellen Sonnenausbruch hervor.
Video: Mark Cheung, Lockheed Martin, und Matthias Rempel, NCAR. Visualisierung einer Sonneneruption im Computermodell. Die violette Farbe markiert Plasma mit Temperaturen unter einer Million Kelvin. Rot steht für Temperaturen zwischen einer und zehn Millionen Kelvin. Grün heißt, das Plasma ist mehr als zehn Millionen Kelvin heiß.
Dieser kann nun im Detail analysiert werden. Das Modell zeigt, wie sich Magnetfeldlinien bis zu 10.000 Kilometer unter der Sonnenoberfläche bewegen, und welche Effekte sie dann darüber 40.000 Kilometer in der Sonnenatmosphäre hervorbringen. „Das Modell liefert uns eine Erklärung, warum die solaren Flares so aussehen, wie sie es tun“, betonte Mark Cheung, einer der Physiker am LMSAL.
Als nächstes soll das Modell getestet werden. Denn die einmalige Simulation basierte lediglich auf Daten, die von der 2014 Eruption inspiriert wurden. „Der nächste Schritt ist, dass wir direkt beobachtete Werte in das Modell eingeben und sehen, was passiert“, so Rempel. Die Hoffnung ist, dass dieses Modell zukünftig die Entstehung von Sonneneruptionen weiter enträtseln wird.
Originalveröffentlichung
Cheung, M. C. M., Rempel, M., Chintzoglou, G., Chen, F., Testa, P., Martínez-Sykora, J., … McIntosh, S. W. (2018). A comprehensive three-dimensional radiative magnetohydrodynamic simulation of a solar flare. Nature Astronomy. doi.org/10.1038/s41550-018-0629-3
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