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Leuchtende Bänder enthüllen verborgene Explosionen auf der Sonne
Bei Sonneneruptionen entstehen helle Bänder in der unteren Sonnenatmosphäre. Eine neue Auswertung zeigt, dass ihre besonders unregelmäßigen Konturen mit Phasen rascher magnetischer Energieumwandlung zusammenfallen. Damit könnten solche Lichtmuster verraten, was in den schwer beobachtbaren Regionen darüber geschieht. Bisher ist der Zusammenhang allerdings erst an einer einzelnen Eruption untersucht worden.
Boulder (U.S.A.). Wenn auf der Sonne Magnetfeldlinien ihre Verbindungen ändern, kann innerhalb kurzer Zeit viel Energie freiwerden. Dieser Vorgang heißt magnetische Rekonnexion und spielt bei Sonneneruptionen eine entscheidende Rolle. Wie sich die Energie dabei in der heißen, dünnen Sonnenkorona verteilt, lässt sich bisher nur schwer direkt beobachten.
Eine mögliche Spur findet sich weiter unten in der Sonnenatmosphäre. Dort erscheinen bei einem Ausbruch längliche, hell aufleuchtende Zonen, die sogenannten Flarebänder. Sie markieren Bereiche, in denen Energie entlang neu verbundener Magnetfeldlinien in dichtere Atmosphärenschichten gelangt. Bisher war jedoch unklar, wie viel die feinen Formen ihrer Ränder über die Vorgänge in der Korona aussagen.
Forscher der University of Colorado Boulder (CU Boulder) um Marcel F. Corchado Albelo haben nun untersucht, ob die Gestalt solcher Flarebänder mit der Geschwindigkeit der magnetischen Rekonnexion zusammenhängt. Dazu entwickelten sie ein Verfahren, das die hellen Vorderkanten der Bänder verfolgt und deren räumliche Unregelmäßigkeit mathematisch erfasst.
Zunächst erprobte das Team seine Methode an künstlich erzeugten Beobachtungsdaten. Anschließend wertete es Aufnahmen des NASA-Satelliten Interface Region Imaging Spectrograph (IRIS) von einer Sonneneruption am 22. Juni 2015 aus. Der Ausbruch gehörte zur Klasse M6,5 und war damit ein Ereignis der mittleren bis stärkeren Kategorie.
Das Verfahren betrachtet einerseits, wie verschachtelt die Bandränder über verschiedene Größenordnungen hinweg sind. Andererseits zeigt eine zweite Messgröße, an welchen Stellen besonders komplexe kleine Strukturen auftauchen. So lassen sich sowohl Veränderungen der gesamten Kontur als auch kurzlebige lokale Auffälligkeiten zeitlich verfolgen.
Die Idee, solche Ränder als Hinweis auf die unsichtbaren Vorgänge darüber zu nutzen, stammt aus theoretischen Modellen. Nun liegt eine Beobachtung vor, an der sich ihre Vorhersage quantitativ prüfen lässt.
„Seit Jahren legen Simulationen nahe, dass sich die Ränder der Flarebänder auf eine bestimmte Weise verhalten“, erklärt Dr. Maria D. Kazachenko vom National Solar Observatory (NSO).
Der Vergleich mit magnetischen Messungen zeigt einen deutlichen Zusammenhang. Je stärker die Konturen auf mehreren Größenskalen gegliedert waren, desto höher lag auch die aus den Beobachtungen abgeleitete Rekonnexionsrate. Für beide magnetischen Polaritäten ermittelte das Team einen Spearman-Korrelationskoeffizienten von jeweils 0,7.
Die Phasen mit besonders komplexen Rändern fielen zudem mit kräftiger harter Röntgenstrahlung zusammen, die auf energiereiche Teilchen während des Ausbruchs hinweist. Die Konturen spiegeln somit zeitliche Veränderungen wider, die sich auch in anderen Messgrößen der Eruption zeigen.