Ein Blick ins Herz der Sonne

Mit einer Entfernung von nur 74 Millionen Kilometern zur Sonne lieferte Solar Orbiter im März 2023 einzigartige Messdaten. Diese Aufnahmen entstanden durch das Doppelteleskop PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager), das die sichtbare Oberfläche der Sonne, die Photosphäre, abbildet. Das Ergebnis: ein mosaikartig zusammengesetztes Bild, das die komplexe Dynamik der Sonne zeigt – von Plasmaströmen bis zu dunklen Sonnenflecken.

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„Wenn man die Sonne in ihrer Gesamtheit verstehen will, ist es unabdingbar, gleichzeitig und mit hoher Auflösung in all ihre Schichten zu schauen“, erklärt Prof. Dr. Sami K. Solanki, Direktor des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) und wissenschaftlicher Leiter des PHI-Teams.

Die Aufnahmen zeigen ein wabenartiges Muster auf der Photosphäre – Ausdruck der auf- und abströmenden Plasmaströme. Besonders auffällig sind die dunklen Sonnenflecken, in deren Regionen das Magnetfeld der Sonne so stark ist, dass heißes Plasma nicht aufsteigen kann. Dies führt zu einer Abkühlung und dem charakteristischen dunklen Erscheinungsbild dieser Zonen.

Magnetische Strömungen: Polarwirbel gibt es auch auf der Sonne

Im Magnetogramm von PHI werden diese Felder visualisiert: Rot steht für nach außen zeigende, Blau für nach innen gerichtete Magnetfelder. Diese Daten sind essenziell, um die komplexen magnetischen Wechselwirkungen der Sonnenoberfläche zu verstehen.

Das Tachogramm liefert weitere Einblicke: Es zeigt die Strömungsrichtung und -geschwindigkeit des Plasmas an der Sonnenoberfläche. Besonders in den Regionen um Sonnenflecken werden kleinskalige Bewegungen sichtbar, die Rückschlüsse auf die Dynamik der Sonnenrotation und lokale Prozesse ermöglichen.

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In der äußeren Sonnenatmosphäre, der Korona, herrschen besonders dynamische Bedingungen. Die Daten des Extreme-Ultraviolet Imager (EUI) dokumentieren, wie heißes Plasma entlang magnetischer Feldlinien strömt oder ins All entweicht. Diese Prozesse geben Hinweise darauf, wie die Korona aufgeladen wird und wo die Grundlage für Sonnenwinde und Eruptionen liegt.

Die Detailaufnahmen sind das Ergebnis intensiver Forschungsarbeit. Aufgrund der begrenzten Übertragungsrate und der großen Datenmengen erreichten die Rohdaten das MPS erst Monate nach der Messung. „Die Informationen, die wir für unsere magnetischen Karten benötigen, verstecken sich nur in einem winzigen Teil des Lichts“, so Dr. Johann Hirzberger, Wissenschaftler am MPS. Das sorgfältige Zusammensetzen der einzelnen Bildausschnitte war eine zusätzliche Herausforderung, da jede Aufnahme aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln stammt.

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Die neuen Bilder markieren einen Meilenstein: Nie zuvor konnten Forschende die gesamte Sonnenscheibe so detailliert untersuchen. Solar Orbiter hat gezeigt, dass er die Sonne in all ihren Schichten beobachten kann – von der Oberfläche bis in die äußere Korona. In Zukunft sollen solche hochaufgelösten Aufnahmen regelmäßig erstellt werden, um die Zusammenhänge zwischen kleinen Strukturen und großflächigen Prozessen besser zu verstehen. „Diese Daten ermöglichen uns, unser Bild der Sonne als Ganzes weiter zu vervollständigen“, fasst Solanki die Bedeutung der Mission zusammen.

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(kfb)