In einer spektakulären Entdeckung haben Wissenschaftler auroraähnliche Emission in der Sonnenatmosphäre entdeckt.
In einer Höhe von etwa 40.000 Kilometern (25.000 Meilen) über einem aufkeimenden Sonnenfleck, der in der Sonnenphotosphäre wächst, zeichnete ein Team von Astronomen unter der Leitung von Sijie Yu vom New Jersey Institute of Technology eine noch nie dagewesene Art lang anhaltender Radioemission auf .
Die Sonne strahlt bei ihrer Arbeit alle Arten von Strahlung aus, aber diese ähnelte, so das Team, nicht so sehr wie einem Polarlicht.
„Wir haben eine besondere Art langanhaltender polarisierter Radioausbrüche entdeckt, die von einem Sonnenfleck ausgehen und über eine Woche andauern“, sagt Yu.
„Das ist ganz anders als die typischen, vorübergehenden solaren Radioausbrüche, die typischerweise Minuten oder Stunden dauern. Es ist eine aufregende Entdeckung, die das Potenzial hat, unser Verständnis der magnetischen Prozesse in Sternen zu verändern.“
Leuchtende, wogende Polarlichter sind einer der spektakulärsten Anblicke auf der Erde, aber sie sind bei weitem nicht einzigartig auf unserem Heimatplaneten, auch wenn ihre Form sehr unterschiedlich ist. Polarlichter wurden auf jedem einzelnen großen Planeten im Sonnensystem und sogar auf den vier galiläischen Monden des Jupiter entdeckt.
Sie entstehen, wenn Sonnenpartikel in magnetischen Feldlinien gefangen werden, die als Beschleuniger fungieren und die Energie der Partikel verstärken, bevor sie sich normalerweise in einer Atmosphäre ablagern, wo sie mit den darin enthaltenen Atomen und Molekülen interagieren und ein Leuchten erzeugen. Hier auf der Erde können wir dieses Leuchten über den Himmel tanzen sehen.
Sichtbares Licht ist jedoch nur ein Teil des Emissionsspektrums von Polarlichtern. Es gibt auch eine Funkkomponente. Und obwohl die Sonne durch andere Prozesse, einschließlich Radioaktivitätsausbrüchen, eine Menge Radioemissionen aussendet, ähnelte die über dem Sonnenfleck schwebende Emission im Profil den Radio-Auroren.
Das macht faszinierenden Sinn. Sonnenflecken sind vorübergehend dunklere, kühlere Regionen auf der Oberfläche der Sonne – ihrer Photosphäre –, die durch Regionen mit ungewöhnlich starken Magnetfeldern verursacht werden, die das Sonnenplasma einschränken. Und nirgendwo im Sonnensystem gibt es so viele Sonnenpartikel wie in der Sonne selbst.
Es liegt also nahe, dass dort eine Magnetfeldbeschleunigung der Sonnenteilchen stattfinden könnte – nur viel, viel stärker als auf der Erde, aufgrund der viel stärkeren solaren Magnetfelder.
Yu sagt, die räumlich und zeitlich aufgelöste Analyse des Teams „lege dies nahe.“ [the emissions] sind auf die Emission des Elektron-Zyklotron-Masers (ECM) zurückzuführen, bei der energiereiche Elektronen in konvergierenden Magnetfeldgeometrien gefangen sind.“
„Die kühleren und stark magnetischen Bereiche von Sonnenflecken bieten eine günstige Umgebung für das Auftreten der ECM-Emission“, sagt sie, „sie zieht Parallelen zu den magnetischen Polkappen von Planeten und anderen Sternen und liefert möglicherweise ein lokales Sonnenanalogon zur Untersuchung dieser Phänomene.“
Tatsächlich ist es nicht ungewöhnlich, dass ein Stern Polarlicht-Funksignale aussendet. Vor einigen Jahren identifizierte ein Team von Wissenschaftlern eine Reihe von Sternen, die uncharakteristische Radiowellen aussendeten, was sie mit der Anwesenheit eines eng umlaufenden Exoplaneten in Verbindung brachten, dessen Atmosphäre in den Stern eingedrungen war, um Polarlichtemissionen zu erzeugen.
Die Planeten des Sonnensystems sind zu weit von der Sonne entfernt, um einen ähnlichen Effekt hervorzurufen, aber wir sind nah genug an der Sonne, um schwächere Aurora-ähnliche Emissionen zu sehen, die wir bei einem entfernten Stern übersehen würden.
Die Forscher glauben, dass Flare-Aktivitäten in Regionen unweit des Sonnenflecks energiereiche Elektronen in Magnetfeldschleifen injizieren, die im Sonnenfleck verwurzelt sind, und so das antreiben, was die Forscher als „Sonnenflecken-Radio-Aurora“ bezeichnen. Dies ist einer der bislang klarsten Beweise für die beteiligten Mechanismen und schlägt neue Wege zur Untersuchung der magnetischen Aktivität von Sternen und des Verhaltens von Sternflecken auf entfernten Sternen vor.
Das Team plant, Archivdaten zu untersuchen, um herauszufinden, ob sie Hinweise auf das Polarlicht in früheren Ausbrüchen der Sonnenaktivität finden können.
„Wir fangen an, das Rätsel zu lösen, wie energiereiche Teilchen und Magnetfelder in einem System mit der Anwesenheit langlebiger Sternflecken interagieren“, sagt Sonnenphysiker Surajit Mondal vom New Jersey Institute of Technology, „nicht nur auf eigene Faust.“ Sonne, aber auch auf Sternen weit außerhalb unseres Sonnensystems.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturastronomie.