Explosive Phänomene der Sonne modellieren
Bei CME handelt es sich um Wolken, die aus magnetischen Feldern und Plasma bestehen – ein Gas, das bis zu einem Punkt erhitzt wurde, an dem es aus positiv geladenen Ionen und freien Elektronen besteht. Obwohl diese explosiven Plasmaausbrüche der Sonne unzählige Male beobachtet worden sind, konnte bislang keine schlüssige Analyse über die Mechanismen geliefert werden, die den Ursprung dieser Bestimmungsfaktoren für das Weltraumwetter erklären. Mithilfe hochmoderner Computersimulationen sind die Wissenschaftler, die an dem Projekt „Solar dynamic phenomena as an astrophysical laboratory: Jets and coronal mass ejections“ (JET-CME) arbeiten, auf ein wichtiges Puzzleteil gestoßen. Genauer gesagt zeigen deren Ergebnisse, wie und warum das Auftreten magnetischer Felder, vom Inneren der Sonne über die Sonnenoberfläche hinaus, derartige Eruptionen auslöst. Über magnetohydrodynamische Simulationen konnten die JET-CME-Wissenschaftler rekonstruieren, wie verwirbelte Magnetflussbündel vom Inneren der Sonne aufsteigen und daraufhin mit bereits bestehenden Magnetfeldern in der Atmosphäre der Sonne interagieren. Um diese anspruchsvollen numerischen Experimente zum Auftreten von Magnetflüssen durchzuführen, wurden parallel geschaltete Supercomputer der University of St. Andrews (Schottland) und der Universität Oslo (Norwegen) verwendet. Im Rahmen der Untersuchung der Prozesse des Auftretens magnetischer Flüsse erforschten die Wissenschaftler ebenfalls die (wiederholte) Emission von Plasmastrahlen. Es wurde herausgefunden, dass die Verbindung zwischen entstehenden Magnetfeldern und Magnetfeldern in der Umgebung der Sonnenatmosphäre tatsächlich der entscheidende Prozess für verschiedene schnelle und heiße Plasmaentladungen in verschiedenen atmosphärischen Höhen ist. Es wurde bspw. die Emission von schnellen (schneller als 100 km pro Sekunde) und heißen (heißer als 1 Million Kelvin) Strahlen festgestellt und untersucht, die von der Sonnenkorona in den Weltraum ausbrechen. Diese explosiven Phänomene, die sich auf die Erhitzung der Korona auswirken, werden im Zuge verschiedener Sonnenmissionen (z. B. Solar Dynamics Observatory – SDO) untersucht. Allerdings können selbst die neuesten, im Rahmen von Sonnenmissionen verwendeten Instrumente nicht die physikalischen Mechanismen erfassen, die dem Ursprung oben genannter explosiver Phänomene zugrunde liegen. Ein Vergleich zwischen aktuellen Beobachtungen und den Ergebnissen von Computersimulationen ermöglichte den JET-CME-Wissenschaftlern mehr über die Dynamiken der Sonnenatmosphäre und den Ursprung verschiedener explosiver Ereignisse (schnelle Eruptionen und Strahlen) herauszufinden. Aufbauend auf den Projektergebnissen möchten die JET-CME-Wissenschaftler die getesteten nummerischen Modelle auf entferntere und exotischere astrophysische Umgebungen, wie z. B. junge, von Akkretionsscheiben umgebene stellare Objekte, anwenden. Das Ziel ist es, die Emission von Plasmastrahlen in Zukunft als einen universalen physikalischen Prozess zu untersuchen.
Schlüsselbegriffe
Sonne, Magnetfluss, koronale Massenauswürfe, Magnetohydrodynamik, Plasmastrahlen