Ein Team von Astronomen mehrerer europäischer Institutionen unter der Leitung der Northumbria University in Newcastle hat „Sternschnuppen“ auf der Sonne entdeckt. Beobachtungen mit dem Solar Orbiter (SolO) der Europäischen Weltraumorganisation haben noch nie dagewesene Phänomene vom Typ „Sternschnuppen“ oder meteorähnliche Feuerbälle entdeckt, die innerhalb der spektakulären Plasmadarstellungen auftreten, die als koronaler Regen bekannt sind. Die Arbeit wird diese Woche auf dem National Astronomy Meeting (NAM 2023) vom Hauptautor Patrick Antolin, Assistenzprofessor an der Northumbria University, vorgestellt.
Obwohl es sich nicht um echtes Wasser handelt, handelt es sich bei koronalem Regen um einen Kondensationsprozess, bei dem ein Teil der feurigen Materie der Sonne aufgrund plötzlicher, lokaler Temperaturabfälle zusammenklumpt. Die Korona, der äußerste Teil der Sonnenatmosphäre, besteht aus Gas mit Temperaturen von einer Million Grad, und schnelle Temperaturabfälle erzeugen superdichte Plasmaklumpen, die eine Breite von 250 Kilometern erreichen. Diese feurigen Kugeln stürzen zurück in Richtung Sonne, während die Schwerkraft sie mit mehr als 100 Kilometern pro Sekunde anzieht.
Die Forschung wird in einer Sonderausgabe von veröffentlicht Astronomie und Astrophysik gewidmet SolOs erstem nahen Perihel an der Sonne. Es ist derzeit auf dem Preprint-Server verfügbar arXiv. Im Frühjahr 2022 flog SolO in einer Entfernung von nur 49 Millionen Kilometern – einem Drittel der Entfernung zwischen Erde und Sonne – sehr nahe an der Sonne vorbei und ermöglichte damit die beste räumliche Auflösung der Sonnenkorona, die jemals erreicht wurde.
Zusammen mit den ersten superhochauflösenden Bildern der koronalen Regenklumpen beobachtete SolO die Erwärmung und Kompression von Gas direkt darunter. Der daraus resultierende Intensitätsschub unterhalb der Klumpen weist darauf hin, dass das Gas auf bis zu eine Million Grad erhitzt wird, was beim Fallen einige Minuten anhält.
Auf der Erde entstehen „Sternschnuppen“, wenn Meteoroiden oder Objekte im Weltraum, deren Größe von Staubkörnern bis hin zu kleinen Asteroiden reicht, mit hoher Geschwindigkeit in unsere Atmosphäre eindringen und verglühen. Nur einige Meteore erreichen den Boden, ohne zu zerfallen, und diejenigen, die dies tun, können riesige Krater erzeugen.
Da die Korona der Sonne jedoch dünn und von geringer Dichte ist und nicht viel Material von den Klumpen abstreift, gehen Wissenschaftler davon aus, dass die meisten „Sternschnuppen“ unversehrt die Sonnenoberfläche erreichen. Ihre Auswirkungen wurden bisher noch nie beobachtet und die Beobachtungen von SolO haben gezeigt, dass dieser Prozess eine kurze, starke Aufhellung mit einem nach oben gerichteten Materialschub und Stoßwellen erzeugen kann, die das darüber liegende Gas erneut erhitzen.
„Sternschnuppen“ und Meteore in der Erdatmosphäre zeichnen sich durch eine Spur hinter der Bahn des Meteors aus, die entsteht, wenn erhitztes Material darunter Teile des Objekts abstreift – ein Prozess, der Ablation genannt wird. Das Gleiche passiert auch mit Kometen, die die Sonne umkreisen. Aufgrund ihres Magnetfelds findet in der Sonnenkorona jedoch keine Ablation statt. Stattdessen wird fallendes Gas teilweise ionisiert und folgt den magnetischen Feldlinien, die als riesige Röhren fungieren, die das Gas leiten. Die Kompression und Hitze darunter verhindert, dass die Klumpen Schwänze bilden, und macht es viel schwieriger, das Phänomen auf der Sonne einzufangen.
Der Hauptautor des Projekts, Patrick Antolin, sagt: „Die innere Sonnenkorona ist so heiß, dass wir sie möglicherweise nie vor Ort mit einer Raumsonde untersuchen können. SolO kreist jedoch nahe genug an der Sonne, um auftretende kleine Phänomene erkennen zu können.“ innerhalb der Korona, wie zum Beispiel die Wirkung des Regens auf die Korona, was uns eine wertvolle indirekte Sonde der koronalen Umgebung ermöglicht, die für das Verständnis ihrer Zusammensetzung und Thermodynamik von entscheidender Bedeutung ist. Allein die Entdeckung koronalen Regens ist ein großer Fortschritt für die Sonnenphysik, weil sie gibt uns wichtige Hinweise auf die großen Geheimnisse der Sonne, etwa wie sie sich auf Millionen von Grad erwärmt.“
„Wenn Menschen außerirdische Wesen wären, die in der Lage wären, auf der Sonnenoberfläche zu leben, würden wir ständig mit atemberaubenden Ausblicken auf Sternschnuppen belohnt“, scherzt Antolin, „aber wir müssten auf unsere Köpfe aufpassen.“
Diese SolO-Beobachtungen haben auch frühere Untersuchungen bestätigt, die zeigten, dass koronaler Regen weitaus allgegenwärtiger ist als bisher angenommen.
Mehr Informationen:
P. Antolin et al., Extrem-ultraviolette Feinstruktur und Variabilität im Zusammenhang mit koronalem Regen, enthüllt von Solar Orbiter/EUI HRIEUV und SPICE, Astronomie und Astrophysik (2023). DOI: 10.1051/0004-6361/202346016. An arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2305.11691