Künstlerillustration von magnetischen Linien, die sich um Sonnenflecken dehnen und verdrehen. Bildnachweis: NASA. Klicken um zu vergrößern.
Der intensivste Sonnenstrahlungsstoß seit fünf Jahrzehnten ging am 20. Januar mit einer großen Sonneneruption einher. Er erschütterte die Weltraumwettertheorie und hob die Notwendigkeit neuer Prognosetechniken hervor, wie mehrere Präsentationen auf dem Treffen der American Geophysical Union (AGU) in dieser Woche in New Orleans.
Die Sonneneruption, die um 2 Uhr morgens EST auftrat, löste Strahlungsmonitore auf dem ganzen Planeten aus und verschlüsselte Detektoren auf Raumfahrzeugen. Der Schauer energetischer Protonen kam Minuten nach dem ersten Anzeichen der Fackel. Diese Fackel war ein extremes Beispiel für die Art von Strahlungssturm, der zu schnell eintrifft, um interplanetare Astronauten zu warnen.
"Diese Fackel erzeugte das größte Sonnenstrahlungssignal am Boden seit fast 50 Jahren", sagte Dr. Richard Mewaldt vom California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornien. Er ist Co-Ermittler am Advanced Composition Explorer (ACE) der NASA. "Aber wir waren wirklich überrascht, als wir sahen, wie schnell die Teilchen ihre maximale Intensität erreichten und auf der Erde ankamen."
Normalerweise dauert es zwei oder mehr Stunden, bis eine gefährliche Protonendusche nach einer Sonneneruption die maximale Intensität auf der Erde erreicht. Die Partikel der Fackel vom 20. Januar erreichten etwa 15 Minuten nach dem ersten Anzeichen einen Höhepunkt.
"Das ist wichtig, weil es zu schnell ist, um mit großer Warnung auf Astronauten oder Raumfahrzeuge zu reagieren, die sich möglicherweise außerhalb der schützenden Magnetosphäre der Erde befinden", sagte Mewaldt. "Zusätzlich zur Überwachung der Sonne müssen wir die Fähigkeit entwickeln, Fackeln im Voraus vorherzusagen, wenn wir Menschen zur Erforschung unseres Sonnensystems schicken wollen."
Das Ereignis erschüttert die Theorie über den Ursprung von Protonenstürmen auf der Erde. "Seit etwa 1990 glauben wir, dass Protonenstürme auf der Erde durch Stoßwellen im inneren Sonnensystem verursacht werden, wenn koronale Massenauswürfe durch den interplanetaren Raum pflügen", sagte Professor Robert Lin von der University of California in Berkeley. Er ist Hauptforscher für den Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI). "Aber die Protonen dieses Ereignisses könnten von der Sonne selbst stammen, was sehr verwirrend ist."
Der Ursprung der Protonen ist in ihrem Energiespektrum eingeprägt, gemessen von ACE und anderen Raumfahrzeugen, das dem von RHESSI gemessenen Energiespektrum der von der Fackel abgegebenen Gammastrahlen entspricht. "Das ist überraschend, weil wir in der Vergangenheit glaubten, dass die Protonen, die Gammastrahlen an der Fackel erzeugen, lokal und die auf der Erde stattdessen durch Schockbeschleunigung im interplanetaren Raum erzeugt wurden", sagte Lin. "Die Ähnlichkeit der Spektren legt nahe, dass sie gleich sind."
Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe (CMEs), assoziierte riesige Plasmawolken im Weltraum, sind die größten Explosionen im Sonnensystem. Sie werden durch den Aufbau und die plötzliche Freisetzung von magnetischem Stress in der Sonnenatmosphäre über den riesigen Magnetpolen verursacht, die wir als Sonnenflecken sehen. Die Übergangsregion und der Coronal Explorer (TRACE) sowie das Raumschiff Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) widmen sich der Beobachtung der Sonne und der Identifizierung der Ursachen von Fackeln und CMEs, um diese vorherzusagen.
„Wir wissen nicht, wie wir den Energiefluss in und durch diese großen Fackeln vorhersagen können“, sagte Dr. Richard Nightingale vom Lockheed Martin Solar- und Astrophysiklabor in Palo Alta, Kalifornien. „Instrumente wie TRACE geben uns bei jedem Ereignis neue Hinweise Wir beobachten."
TRACE hat eine mögliche Quelle für die magnetische Belastung identifiziert, die Sonneneruptionen verursacht. Die Sonnenflecken, die die größten Fackeln (X-Klasse) abgeben, scheinen sich in den Tagen um die Fackel zu drehen. "Diese Rotation streckt und verdreht die Magnetfeldlinien über den Sonnenflecken", sagte Nightingale. "Wir haben es vor praktisch jeder X-Fackel gesehen, die TRACE seit seiner Einführung beobachtet hat, und mehr als die Hälfte aller Fackeln in dieser Zeit."
Rotierende Sonnenflecken sind jedoch nicht die ganze Geschichte. Die einzigartige Fackel kam am Ende einer Reihe von fünf anderen sehr großen Fackeln aus derselben Sonnenfleckengruppe, und niemand weiß, warum diese plötzlich mehr energiereiche Partikel produzierte als die ersten vier.
"Es bedeutet, dass wir wirklich nicht verstehen, wie die Sonne funktioniert", sagte Lin. "Wir müssen unsere Flotte solarbeobachteter Raumschiffe weiter betreiben und nutzen, um herauszufinden, wie sie funktionieren."
Ursprüngliche Quelle: NASA-Pressemitteilung
