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Sternstunde

Die glühende Gefahr der Sonnenstürme

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Noch viel Forschung nötig

50 Jahre Weltraumforschung
La Silla ObservatoriumDie Sterne rotieren während einer Nacht um den südlichen Himmelspol am La Silla-Observatorium der ESO im Norden Chiles. Die diffusen Bereiche auf der rechten Seite des Bildes sind die Magellanschen Wolken, zwei kleinen Begleitgalaxien unserer Milchstraße. Die im Vordergrund sichtbare Kuppel beherbergt das 3,6-Meter-Teleskop mit dem HARPS-Instrument, dass dem zur Zeit erfolgreichsten Exoplanetenjäger der Welt. Das kastenförmige Gebäude unten rechts beherbergt das 0,25-Meter-TAROT-Teleskop, das so konstruiert ist, dass es besonders schnell auf Gammastrahlenausbrüche reagieren kann. Weitere Teleskope auf La Silla sind das 2,2-Meter-MPG/ESO Teleskop und das 3,6-Meter-New Technology Telescope, das erste Teleskop an dem aktive Optik zum Einsatz kam und somit Vorläufer aller modernen Großteleskope. La Silla war das erste Observatorium der ESO und ist nach wie vor eines der führenden Observatorien auf der Südhalbkugel. Quelle: Pressebild
ALMADer ESO-Fotobotschafter Babak Tafreshi hat dieses bemerkenswerte Bild der Antennen des Atacama Large Millimeter/submillimeter Arrays (ALMA) vor der Kulisse der prächtigen Milchstraße aufgenommen. ALMA ist eine internationale Einrichtung, die gemeinsam von Europa, Nordamerika und Ostasien in Zusammenarbeit mit der Republik Chile getragen wird. Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb des Observatoriums ist die ESO zuständig für den europäischen Beitrag, das National Astronomical Observatory of Japan für Ostasien und das National Radio Astronomy Observatory für den nordamerikanischen Beitrag. Das Joint ALMA Observatory übernimmt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA. Die Detailfülle in diesem Foto bestätigt die unübertroffenen Beobachtungsbedingungen für die Astronomie auf dem 5000 Meter hohen Chajnantor-Plateau in Chiles Atacama-Region. Die Aufnahme zeigt die Sternbilder Carina (der Schiffskiel) und Vela (das Segel). Die dunklen, schmalen Staubwolken der Milchstraße erstrecken sich von der Mitte links oben zur Mitte rechts unten. Der helle, orangefarbene Stern links oben ist Suhail im Sternbild Vela, der ähnlich orange gefärbte Stern in der oberen Bildmitte ist Avior im Sternbild Carina. Nahe dieser Sterne formen drei blaue Sterne ein „L“: die zwei linken davon gehören zum Segel, der rechte zum Schiffskiel. Genau in der Bildmitte zwischen diesen Sternen leuchtet der rosafarbene Carinanebel (eso1208). Quelle: Pressebild
Die MilchstraßeDie zentralen Bereiche unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße, beobachtet im nahen Infrarot mit dem NACO-Instrument am Very Large Telescope der ESO. Da sie seit mehr als 16 Jahren die Bewegungen der Sterne in unmittelbarer Umgebung verfolgen, konnten Astronomen die Masse des Schwarzen Lochs bestimmen, das sich dort verbirgt. Quelle: Pressebild
 Das Handout der Zeitschrift «NATURE» zeigt eine Illustration eines schwarzen Loches in einem Kugelsternhaufen. Quelle: dpa
PferdekopfnebelDieses Gebilde nennen die Astronomen den Pferdekopfnebel. Die Farbkomposition des Nebels und seiner unmittelbaren Umgebung basiert auf drei Einzelbelichtungen im sichtbaren Licht, die am 1. Februar 2000 mit dem FORS2-Instrument am 8,2-Meter Kueyen-Teleskop auf dem Paranal aufgenommen und dem wissenschaftlichen Archiv des VLTs entnommen wurden. Quelle: Pressebild
WeihnachtsbaumhaufenDiese Farbaufnahme zeigt eine Himmelsregion namens NGC 2264, die die leuchtend blauen Sterne des Weihnachtsbaumhaufens und den Konusnebel enthält. Aufgenommen wurde das Bild durch vier verschiedene Filter (B, V, R und H-alpha) mit dem Wide Field Imager am La Silla Observatorium der ESO in 2400 Metern Höhe. Der abgebildete Nebel hat einen Durchmesser von etwa 30 Lichtjahren. Quelle: Pressebild
OrionnebelAuch diese Großfeldansicht des Orionnebels (Messier 42) entstand in Chile. Das VISTA-Infrarotdurchmusterungsteleskop am Paranal-Observatorium der ESO zeichnete den Nebel auf, der sich in einer Entfernung von 1350 Lichtjahren von der Erde befindet. Mit dem riesigen Gesichtsfeld des neuen Teleskops lässt sich der gesamte Nebel zusammen mit seiner Umgebung in einer einzigen Aufnahme abbilden. Beobachtungen im Infraroten ermöglichen es, auch in die Bereiche des Nebels vorzudringen, die sonst von Staubwolken verdeckt sind, und machen die aktiven, jungen Sterne sichtbar, die sich darin verbergen. Quelle: Pressebild

"Ich habe mich in meiner Arbeit vor allem auf die Forschung an koronalen Massenauswürfen konzentriert", sagt Glover. Als so einen Gasauswurf bezeichnet die Forschung Sonneneruptionen, bei denen Plasma explosionsartig ausgestoßen wird. Dabei geraten geladene Partikel in das Magnetfeld der Sonne. Die Stellen, an denen das Plasma austritt, werden Sonnenflecken genannt. "Ich wollte mehr darüber wissen, was die Eruptionen verursacht und ob wir vorhersagen können, wann sie auftauchen", sagt die Physikerin.

Bisher haben die Wissenschaftler bereits herausgefunden, dass die Sonne in zyklischen Abständen besonders aktiv ist. Alle elf Jahre werden Sonnenstürme heftiger, und seit geraumer Zeit nimmt die Aktivität der Sonne wieder zu. Besonders für 2013 werden heftige Sonnenstürme vorhergesagt. Vor allem Mitte des Jahres rechnen die Forscher mit einem Maximum an Sonnenaktivität.

Wenn es heftig wird

Eigentlich sind Sonnenwinde ganz normal. Doch manchmal schießen große Gasblasen aus der Sonnenoberfläche hervor und rasen mit einer Geschwindigkeit von bis zu 2000 Kilometern pro Sekunde durch den interplanetarischen Raum. Bei derart gigantischen Sonnenstürme werden riesige Mengen von Materie freigesetzt. Und diese Materie kann die Magnetosphäre stören.

Die Magnetosphäre der Erde befindet sich etwa 50.000 Kilometer von der Erde entfernt und legt sich wie ein Schutz vor Sonnenstürmen um den Planeten. "Wenn ein Partikelsturm die Grenze der Magnetosphäre erreicht, kann das unter bestimmten Umständen magnetische Reaktionen zur Folge haben und einen sogenannten Geomagnetischen Sturm hervorrufen", sagt Alexi Glover. "Ein konstanter Wind im interplanetaren Raum ist ganz normal, aber heftige Stürmen bergen das Potential zu großen Störungen."

Sonnenstürme rufen aber auch ein gigantisches Naturschauspiel hervor. Spektakuläre Nordlichter zeichnen sich dann als grüne, rote, gelbe und violette Bänder am Nachthimmel ab. Sind die Stürme besonders stark, ist das Naturphänomen nicht nur nördlich des Polarkreises, sondern sogar in Deutschland zu beobachten. Hervorgerufen werden sie durch die an den Feldlinien entlangströmenden geladenen Teilchen und die Verformung der Magnetosphäre während eines Sonnensturms.

Absackende Satelliten

Negativ betroffen ist vor allem der Funkverkehr von diesen hochenergetischen Teilchen der Sonne, die binnen Minuten ihren Weg zur Erde finden. So kann es zum Beispiel passieren, dass sich die Erdatmosphäre stark aufheizt und ausdehnt, wodurch die Satelliten aus ihrer Laufbahnen geraten. Oder von der Sonne losgelöste geladene Strahlenblitze rasen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch das All und erreichen ebenfalls schon nach wenigen Minuten die Erde, was die Telekommunikation weiter stören kann.

Einer der betroffenen Sektoren ist die Luftfahrt. Kostspielig wird es hier, wenn aufgrund der Weltraumwetterlage die Kommunikationsmöglichkeit der Flugzeugpiloten in den Polarregionen abbricht. Nicht selten kommt es vor, dass die Verantwortlichen ob des Risikos zur Sicherheit eine längere Route wählen, was bei etwa 11.000 Passagierflüge pro Jahr entsprechende Kosten verursacht. Ohne das Frühwarnsystem könnten die Piloten von der Kommunikation mit dem Bodenpersonal abgeschnitten oder der Radar gestört werden - mit fatalen Folgen. Ein Frühwarnsystem ist entsprechend wichtig. Und genau hier kommen Alexi Glover und die anderen Wissenschaftler ins Spiel.

Um das Wetter im All möglichst genau vorherzusagen, greifen mehrere Forschungsaspekte ineinander. "Wir müssen ein sehr großes Gebiet beobachten", sagt Alexi Glover. Um dem Herr zu werden, wird mit verschiedenen Teleskopen und Spektrometern, die UV-Aufnahmen der Sonne machen, die Oberfläche des glühenden Balls nach Veränderungen durchforstet. Kurz vor einer Eruption bauen sich unter der feurigen Oberfläche der Sonne sehr starke magnetische Strahlungen auf. "Diese lassen sich anhand von UV-Aufnahmen erkennen", sagt Glover.

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