Die Oberfläche der Sonne erreicht etwa 5.500 °C. Doch weit darüber steigt die Temperatur ihrer Atmosphäre auf über eine Million Grad.
Diese Differenz ist für Astronomen seit Langem ein Rätsel. Normalerweise erwartet man, dass die Temperatur sinkt, wenn man sich von einer Wärmequelle entfernt. Doch rund um die Sonne ist die Korona, diese gewaltige Atmosphäre, die bei totalen Sonnenfinsternissen sichtbar wird, viel heißer als ihre Oberfläche. Woher stammt diese ganze Energie?
Die Korona der Sonne ist während einer totalen Sonnenfinsternis mit bloßem Auge zu beobachten.
Luc Viatour · CC BY-SA 3.0 · Wikimedia
Einer der wichtigsten Ansätze betrifft die Magnetfelder. Die Sonne ist von einem so heißen Gas erfüllt, dass seine Teilchen elektrische Ladungen tragen: Plasma. Seine Bewegungen treiben und verformen die Magnetfelder, die viel Energie speichern können.
Manchmal nähern sich Regionen einander an, in denen die Magnetfelder in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Ihre Struktur verändert sich dann abrupt und setzt Energie frei, die das Plasma erwärmt. Wissenschaftler sprechen von „magnetischer Rekonnexion“. Sehr kleine Ereignisse dieser Art, die manchmal Nanoflares genannt werden, könnten zur Erwärmung der solaren Korona beitragen, ohne dabei eine ebenso sichtbare Aktivität wie einen koronalen Massenauswurf zu zeigen.
Doch eine Frage bleibt offen: Wie werden diese Begegnungen zwischen Magnetfeldern ausgelöst? Forscher aus mehreren chinesischen Laboren wollten eine Möglichkeit untersuchen. Sie erzeugten im Labor ein sehr energiereiches Plasma und verfolgten die Bewegungen, die entstehen, wenn Bereiche unterschiedlicher Dichte aufeinandertreffen.
In ihrem Experiment machten diese Unterschiede das Plasma instabil. Die Bewegungen brachten entgegengesetzt ausgerichtete Magnetfelder einander näher, bis es zu einer Rekonnexion kam. Anschließend maßen die Forscher eine starke Erwärmung der Elektronen, der kleinen geladenen Teilchen, die sich im Plasma bewegen.
Diese Erwärmung war etwa doppelt so stark wie in Experimenten, in denen die Elektronen hauptsächlich durch eine Stoßwelle erwärmt wurden. Computersimulationen zeigten außerdem, dass die Freisetzung magnetischer Energie den größten Teil des in diesem Experiment beobachteten Phänomens erklärte.
Warum ist das für Sonnenforscher interessant? Weil ähnliche Bewegungen in der Korona auftreten könnten, insbesondere wenn dichtere Materie in sie zurückfällt. Kleine Störungen könnten dann ausreichen, um die Magnetfelder einander näherzubringen und Erwärmungsepisoden auszulösen.
Das Experiment bildet nicht alles nach, was rund um die Sonne geschieht, und löst das Rätsel ihrer Temperatur allein nicht. Es zeigt jedoch, dass ein von Physikern in Betracht gezogener Mechanismus tatsächlich funktioniert. Nun muss noch ermittelt werden, wie viel Wärme er neben anderen möglichen Phänomenen in der Korona liefert.