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Ballonteleskop Sunrise III liefert neue Detailbilder der Sonnenoberfläche
Magnetfelder auf der Sonne bilden feine Strukturen, die sich mit gewöhnlichen Beobachtungen kaum verfolgen lassen. Ein Ballonteleskop hat die unteren Schichten der Sonnenatmosphäre mit einer Auflösung von teils rund 50 Kilometern vermessen. Erste Auswertungen zeigen ungewöhnlich verschlungene Magnetfelder, sich ausbreitende Wellen und zuvor kaum erkennbare Details eines Sonnenausbruchs.
Göttingen (Deutschland). Die sichtbare Oberfläche der Sonne erscheint aus der Ferne wie eine gleichmäßige leuchtende Scheibe. Tatsächlich strömt dort heißes, elektrisch leitfähiges Plasma, das von beweglichen Magnetfeldern durchzogen ist. Oberhalb dieser Photosphäre liegt die Chromosphäre, in der sich die Magnetfelder auffächern und Wellen durch das Plasma laufen.
Solche Vorgänge sind für das Verständnis von Sonnenausbrüchen wichtig, weil magnetische Energie dort freigesetzt und in Bewegung sowie Strahlung umgewandelt werden kann. Bodengebundene Teleskope beobachten die feinen Strukturen jedoch durch die unruhige Erdatmosphäre. Zudem verschluckt diese große Teile der ultravioletten Sonnenstrahlung, die Informationen über verschiedene Höhen der Sonnenatmosphäre liefert.
Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) um Dr. Smitha Narayanamurthy haben nun die ersten Ergebnisse des Ballonobservatoriums Sunrise III in einer wissenschaftlichen Übersicht zusammengetragen. Die Arbeit beschreibt sowohl die Leistungsfähigkeit der Instrumente als auch neue Befunde aus mehreren eigenständigen Auswertungen der Messdaten.
Im Juli 2024 trug ein Heliumballon das Teleskop von Nordschweden bis in den Nordwesten Kanadas. In rund 35 Kilometern Höhe konnte Sunrise III sechseinhalb Tage lang beobachten und etwa 200 Terabyte an Daten aufzeichnen. Einzelne Bildfolgen erfassten die Veränderungen auf der Sonne über Stunden hinweg, statt nur kurze Momentaufnahmen zu liefern.
Das Teleskop besitzt einen Hauptspiegel von einem Meter Durchmesser und drei wissenschaftliche Instrumente für unterschiedliche Wellenlängen. Sie messen nicht nur die Helligkeit des Sonnenlichts, sondern auch seine Polarisation, aus der sich Informationen über Magnetfelder gewinnen lassen. Zusammen reichen die Beobachtungen von der Photosphäre bis in mittlere Bereiche der Chromosphäre.
„Die Ergebnisse, die schon jetzt vorliegen, sind so vielfältig wie die Sonne selbst“, erklärt Dr. Smitha Narayanamurthy.
Eine der ersten Analysen betrifft Gebiete, die an der Oberfläche vergleichsweise ruhig wirken. In der darüberliegenden Chromosphäre zeigen die Messungen lang gezogene Magnetfeldstrukturen, deren Ausrichtung teilweise der Umgebung entgegengesetzt ist. Direkt darunter ist an der sichtbaren Sonnenoberfläche kein entsprechendes Gegenstück erkennbar.
Ergänzende Computersimulationen deuten darauf hin, dass sich hinter diesen Strukturen verdrillte magnetische Flussröhren verbergen könnten. Mit ihnen sind wirbelartige Plasmabewegungen verbunden. Dass solche Magnetfelder existieren, zeigen die Beobachtungen, während ihre genaue Entstehung und die Deutung als kleine Sonnentornados bislang auf Modellrechnungen beruhen.
„Sie geben neue Einblicke in den Ruhezustand der Sonne und helfen uns, ihre temperamentvolle Seite zu verstehen“, erklärt Dr. Smitha Narayanamurthy.