AK015 KTT Insights: Das Weltraumwetter und die Sonne

Astronomie am Kepler

… Wir sind ein WissPod-Podcast!

Willkommen zu unserer ersten Sommerfolge bei Astronomie am Kepler! Sommerferientauglich geht es diesmal (und auch in der kommenden Folge 16) um die Sonne, genauer gesagt: um das Weltraumwetter, das vor allem aus den geladenen Teilchen besteht, die sie uns (respektive der Erde) um die Ohren haut. Außerdem beantworten wir auch zwei Hörerfragen zum Thema Sonne. Und in den Space News gibt’s ganz aktuelle Forschung zu schwarzen Löchern – aus Potsdam und Köln!

Maximilian Häberle, Doktorand am Max-Planck-Institut für Astronomie, hat anhand von über 500 Archivbildern des Weltraumteleskops Hubble die Geschwindigkeiten von 1,4 Millionen Sternen im Kugelsternhaufen Omega Centauri bestimmt – der ja vermutlich eher der Kern einer von der Milchstraße verspeisten Kleingalaxie ist. Er entdeckte dabei sieben Sterne mit hohen Geschwindigkeiten und unterschiedlichen Bewegungsrichtungen in der zentralen Region. Diese lassen nur eine Erklärung zu: Der Sternhaufen Omega Centauri enthält in seinem Zentrum tatsächlich ein Schwarzes Loch mit mindestens 8200 Sonnenmassen. Das Forschungspaper dazu ist am [10. Juli 2024](https://www.nature.com/articles/s41586-024-07511-z) in Nature erschienen.

Besonders coole Forschung zu mittelschweren Schwarzen Löchern wurde in The Astrophysical Journal am 18. Juli 2024 veröffentlicht: Ein internationales Team von Forschenden unter Leitung von Dr. Florian Peißker hat die Sterngruppe IRS 13 in nur 0,1 Lichtjahren Entfernung zum supermassereichen Schwarzen Loch Sagittarius A* im Zentrum unserer Galaxie untersucht.

Den Forschenden war aufgefallen, dass die Sterne, die in IRS 13 enthalten sind, sich unerwartet geordnet bewegen. Das liegt zum einen natürlich am nahegelegenen supermassereichen Schwarzen Loch, zum anderen muss es etwas innerhalb des Sternenhaufens geben, damit dieser seine beobachtete kompakte Form behalten kann. Multiwellenlängenbeobachtungen mit dem Very Large Telescope sowie den Teleskopen ALMA und Chandra deuten nun darauf hin, dass der Grund für die kompakte Form von IRS 13 ein Schwarzes Loch mittlerer Masse sein könnte, welches sich im Zentrum des Sternenhaufens befindet.

Manuela Stadlober-Temmer, Leiterin des Fachbereichs Astrophysik am Institut für Physik der Uni Graz, hat am 5. KTT einen tollen Vortrag über Weltraumwetter gehalten. Auf Englisch, weshalb ich im Podcast immer wieder auf Deutsch erläutere und ergänze.

Weltraumwetter? Was ist das? Im Wesentlichen die Teilchenströme, die von der Sonne ausgehen.

Teilchen aus dem Magnetschweif der Erde, die durch die Effekte starker Sonnenwinde in unsere Richtung beschleunigt werden, erzeugen die Polarlichter; schön anzuschauen, aber kann auch unsere Technik auf Satelliten und sogar auf dem Erdboden stören: 2003 sind z. B. Transformatoren in Südafrika durchgebrannt, weil durch solche Effekte erzeuge Magnetfelder Spannungsspitzen in Stromleitungen am Boden erzeugten.

Was sind „Weltraumstürme“ und was verursachen sie? Das wird sehr interdisziplinär untersucht: Sonnenphysik, Physik des interplanetaren Raums, Atmosphärenphysik, sogar Geologie (induzierte Ströme im Boden!) und Experten für die durch die Folgen von Sonnenstürmen beeinflusste Technik wie Stromnetze und Kraftwerke sind da beteiligt.

Die durch Fusion im Kern der Sonne erzeugte Energie irrt über 100.000 Jahre als Strahlung im Stern umher, bis sie schließlich in die Konvektionszone kommt, in der heiß blubbernden Sonnenhülle als Hitze nach oben getrieben wird und schließlich die Sonne verlassen kann. All das ist mit der Erzeugung starker Magnetfeldern verbunden, d.h. wir haben Dynamoeffekte, die z. B. Sonnenflecken erzeugen, die die Quelle für die hochenergetischen Ausbrüche darstellen, die die Sonne verlassen.

Die wichtigsten Effekte fürs Weltraumwetter sind aber die CMEs, bei denen durch magnetische Kurzschlüsse Wolken aus Plasma hinausgeschossen werden, die wiederum Magnetfelder mit sich führen.

Wenn diese Plasmawolken die Erde treffen, verursachen sie viele Effekte: in Richtung Sonne wird das Erdmagnetfeld zusammengestaucht, das sonnenabgewandte Magnetfeld der Erde bekommt einen langen Schweif, und es kommt wieder – so wie auf der Sonne - zu magnetischen Kurzschlüssen, die dann eben z. B. die Polarlichter erzeugen können – und aber eben auch alle anderen Effekte.

Die Daten für die Space Weather Forschung erhalten wir aus Aufnahmen von der Erde aus, Aufnahmen von spezialisierten Weltraumteleskopen (wie etwa das SDO, Parker Solar Probe, Solar Orbiter usw.), Messungen des Sonnenwinds durch Raumsonden an verschiedensten Stellen des Planetensystems (Merkur, Venus, L1, Erde, Mars), von Bepicolombo auf der Merkurbahn bis zu MAVEN im Marsorbit.

Mehr zur Sonne gibt es in der nächsten Folge. Und am Schluss beantworten wir noch Fragen! Mahadi erklärt für Lara, wie die Sonne entstanden ist, und Levi schildert für Kian, warum der Prozess im Kern der Sonne für uns gar keine so gute Energiequelle wäre.

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