Das Innere der Sonne – wie bei anderen Sternen – kann nicht mit herkömmlichen astronomischen Methoden wie optischen oder Röntgenteleskopen abgebildet werden. Dementsprechend verlassen sich Wissenschaftler auf Studien der Oberflächensignatur verschiedener Wellen, die sich innerhalb der Sonne bewegen, um mehr darüber zu erfahren, was im Inneren des Sterns passiert, ähnlich wie Geologen seismische Wellen verwenden, um auf die Struktur des Erdinneren zu schließen. Auf diese Weise könnte die Analyse der neu identifizierten Wellen in der Sonne dazu beitragen, unser Verständnis der Natur und Entwicklung von Sternen zu verbessern.
Die Studie wurde vom Solarphysiker Dr. Chris Hanson vom Center for Space Science der New York University (NYU) Abu Dhabi und seinen Kollegen durchgeführt.
Um die Wellen zu identifizieren, analysierte das Team Daten aus 26 Jahren, die sowohl von boden- als auch weltraumgestützten Teleskopen gesammelt wurden.
Die Bewegungen – Hochfrequenz-retrograde Wirbelwellen genannt – manifestieren sich als Muster wirbelnder Wirbel auf der Sonnenoberfläche nahe dem Äquator des Sterns, von denen jeder eine kleine Zelle bildet.
Jede Welle, sagten die Forscher, bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung zur Rotation der Sonne, was bedeutet, dass die Bewegungen auf der Nordhalbkugel des Sterns antisymmetrisch zu denen auf der Südhalbkugel sind und bis zu einer Tiefe von drei Prozent des Sonnenradius vordringen.
Aber ihr merkwürdigstes Merkmal ist, dass sie sich dreimal schneller bewegen, als dies allein durch die hydrodynamische Theorie erklärt werden kann.
Dem Team zufolge könnten komplexe Wechselwirkungen zwischen anderen, besser bekannten Sonnenwellen und entweder Konvektion, Magnetfeldern oder Gravitationskräften die hochfrequenten retrograden Wellen möglicherweise mit dieser Geschwindigkeit antreiben.
Dr. Hanson sagte: „Wenn die hochfrequenten retrograden Wellen einem dieser drei Prozesse zugeschrieben werden könnten, dann hätte der Befund einige offene Fragen beantwortet, die wir noch über die Sonne haben.“
Er fügte hinzu: „Diese neuen Wellen scheinen jedoch kein Ergebnis dieser Prozesse zu sein.
„Das ist spannend, weil es zu ganz neuen Fragen führt.“
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Die Forscher fügten hinzu: „In den Standardmodellen der Sonne fehlen offensichtlich Bestandteile oder sind nur unzureichend eingeschränkt, und die Bestimmung des Mechanismus, der für die hochfrequenten retrograden Moden verantwortlich ist, wird unser Verständnis des Inneren der Sonne und der Sterne vertiefen.
„Interessanterweise ist die Sonne nicht die einzige, die solche hochfrequenten Moden unbestimmten Ursprungs aufweist. Zum Beispiel stellt die Entdeckung unerklärlicher hochfrequenter Rossby-ähnlicher Wellen im Ozean noch drei Jahrzehnte später Atmosphärenwissenschaftler vor ein Rätsel.
„Ozeanische Rossby-Wellen über tropischen Breiten weisen hohe Phasengeschwindigkeiten auf, die bis zu viermal höher sind als die der Standard-Rossby-Theorie.
„Der Rückgriff auf atmosphärische Literatur kann uns daher helfen, die Physik besser zu verstehen, die hochfrequente retrograde Wellen antreibt.“
Die vollständigen Ergebnisse der Studie wurden in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.