Die Sonne ist, wie sich herausstellt, a ziemlich große sache . Der thermonukleare Gigant im Zentrum des Sonnensystems macht weit über 99% der gesamten Masse des Sonnensystems aus. Obwohl er der am besten untersuchte Stern im Universum ist, gibt es immer noch viele Geheimnisse über seine Werke.
Eines der Geheimnisse der Sonne ist die Natur von Sonnenbeben, massiven Wellen, die Tausende von Kilometern über die Sonnenoberfläche wandern. Gelegentlich, wenn eine Sonneneruption ausbricht, sogenannteseismische Transientenkann man in der nächsten Stunde durch die Sonnenoberfläche kräuseln sehen. Es wurde angenommen, dass die Energiequelle, die diese Wellen antreibt, entweder die vorübergehende Erwärmung der Sonnenatmosphäre während des Flare-Ereignisses oder die starke Biegung des magnetischen Flusses ist, der direkt auf die Photosphäre (die sichtbare Oberfläche der Sonne) selbst, die ebenfalls aus dem oben genannten Flare-Ereignis stammt. Verwendung von Daten aus dem Observatorium für Solardynamik (SDO) haben Wissenschaftler veröffentlicht a Papier in dem Astrophysikalisches Journal of Letters das zum ersten Mal beschreibtuntergetauchtQuellen vorübergehender Schallemission (Sonnenbeben). Die Quelle dieser mysteriösen Wellen scheint, wie sich herausstellte, tausend Kilometer tief unten im brodelnden, brodelnden Inneren des Sterns zu liegen.
SDO-Messungen eines Sonneneruptions der M-Klasse (die kleinsten Sonneneruptionen sind der Klasse A, wobei die aufsteigende Flarestärke durch B, C, M und schließlich X für die extremsten Flares repräsentiert wird) von einem Ereignis, das am 30. Juli 2011 beobachtet wurde, zeigte ein Sonnenbeben oderultra-impulsive Schallemission, was mir etwas seltsam vorkam. Die Signatur der beobachteten Wellen stimmte nicht mit dem überein, was Modelle vorhersagen würden, wenn die Energiequelle für die Wellen vorübergehende solare atmosphärische Erwärmung ODER direkter magnetischer Fluss wäre. Wissenschaftler gruben tiefer mit den beiden häufigsten hypothetischen Energiequellen für die seismische Aktivität, die ausgeschlossen wurden.
NASA-Videoanleitung zu Sonneneruptionen
Mit einer auf Wellenoptik basierenden Technik, bekannt alshelioseismische Holographie, stellte das Team fest, dass die Quelle der Wellen ein volles Megameter (1.000.000 Meter oder 1.000 km) im Inneren der Sonne vergraben war. Woran könnte das liegen? Das Rätsel bleibt ungelöst, aber einige mögliche Ideen werden innerhalb des Papiers skizziert.
Computermodell der Photosphäre und darunterliegender Quellebenen. Die gelbe Säule stellt die Quelle dar, die aus über 1.000 km Tiefe entspringt.Charles Lindsey et al. 2020 ApJL901L9
Der erste vorgeschlagene Mechanismus hinter der tiefen Quelle der Wellen istkonvektive Instabilität. Für jede typische Sonnenregion können Strukturen beobachtet werden, die als Körnchen bekannt sind. Diese erscheinen zwar klein, können aber selbst einen Durchmesser von weit über 1.000 km haben. Die Körnchen sind Regionen von heißem, hellem, solarem Material, das in Konvektionsströmungen aufsteigt, und kühlem, etwas dunklerem Material, das absinkt. Sonneneruptionen neigen dazu, nicht von der typischen körnigen Oberfläche der Sonne auszubrechen, sondern von Sonnenflecken, Regionen der Photosphäre, in denen die Temperaturen durch magnetische Kräfte unterdrückt wurden und daher im Vergleich zu den helleren Umgebungsbereichen dunkel sind. Es wird angenommen, dass der konvektive Transport unter Sonnenflecken deutlich unterdrückt wird. Die daraus resultierende Instabilität durch extremere Temperaturgradienten könnte dazu führen, dass unterkühlte Gastaschen plötzlich den magnetischen Fesseln entkommen und tiefer in die Sonne kollabieren.
Hochauflösender Zeitraffer von Solargranulaten, der zehn Minuten Echtzeit in fünf Sekunden komprimiert. Bildnachweis: NSO, NSF, AURA, Inouye-Sonnenteleskop
Die andere mögliche Energiequelle, die von dem Papier dargelegt wird, istmagnetische freie Energie. Es versteht sich, dass freie Energie in koronalen Magnetfeldern, d. h. in der Sonnenatmosphäre, Sonneneruptionen antreibt. Könnte es sein, dass sich dieser magnetische Fluss Tausende von Kilometern in die Sonne erstreckt? Wenn ja, sind die Autoren neugierig, welche weiteren Durchbrüche dies für das Studium der subphotosphärischen magnetischen Architektur bringen könnte.
Eine Illustration des Solar Dynamics Observatory (SDO) Credit:NASA
Wie bei so vielen wissenschaftlichen Bemühungen werfen die Ergebnisse dieses Papiers neue Fragen auf, da sie Einblicke in die von ihnen erforschten Geheimnisse geben. Während wir in eine immer technischere Zukunft vordringen, ist das Verständnis der Sonne für verschiedene Aspekte unseres Lebens unerlässlich. Das mit Sonneneruptionen und dem Magnetfeld der Sonne verbundene Weltraumwetter kann sich stark nachteilig auf die elektrische Ausrüstung von Satelliten und im Extremfall sogar auf der Erdoberfläche auswirken. Das Verständnis der Sonne und ihrer enormen Kraft ist auch für verschiedene irdische Energieprobleme und -lösungen von entscheidender Bedeutung, wie beispielsweise die Entwicklung von Fusionsreaktoren ähnlich dem Kernofen, der die Sonne antreibt, und natürlich die Implementierung von Solarenergie. Schließlich liegt es in unserer Natur, das Universum als wissbegierige Spezies zu erforschen. Sterne sind der primäre sichtbare Teil des Universums, und was könnte befriedigender sein, als den Stern im Zentrum unserer himmlischen Nachbarschaft zu erkunden.
Leitbild: Nebeneinander der Sonneneruption der M-Klasse im sichtbaren und ultravioletten Licht. Die „IP“ in der Zeitleiste zeigt „impulsives Flare“ an, und die folgenden Wellen können bis zu 42 Minuten lang im Ultraviolett strahlen. Bildnachweis: NASA/SDO
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