Die Oberfläche und das Innenleben unserer Sonne werden von einer Vielzahl von Strömungen und Wellen geformt. Dazu gehören wellenartige Instabilitäten in der lokalen Kreatur sowie riesige wirbelförmige Rossby-Wellen und zwei riesige Umkehrströmungen tief in der Sonne. Sie entstehen durch Temperaturunterschiede im Inneren der Sonne, aber auch durch komplexe Wechselwirkungen des Plasmas mit dem Magnetfeld der Sonne, der Rotation der Sonne und der Schwerkraft.
Ein Band aus rotierenden Wirbeln
Doch jetzt haben Forscher um Chris Hanson von der New York University in Abu Dhabi eine bisher unbekannte Wellenform in der Sonne entdeckt, die sich herkömmlichen Erklärungen entzieht. Für ihre Studie werteten sie Langzeitdaten von zwei Sonnenobservatorien in Form von Doppler-Aufnahmen über einen Zeitraum von 24 Jahren aus. Diese Daten verwenden eine Spektralanalyse, um Sternvibrationen und Plasmabewegungen auf der Sonnenoberfläche sichtbar zu machen. Astronomen haben eine neue Art von Plasmawelle entlang des Sonnenäquators identifiziert. Dies äußert sich in einer Wirbelzone, die die gesamte Sonne umgibt. Diese Wirbel drehen sich im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn und befinden sich auf beiden Seiten des Äquators. Die dort gegenüberliegenden Wirbel sind antisymmetrisch, wie die Gruppe berichtet.
Schneller als es die Theorie zulässt
Ebenfalls auffällig: Die kürzlich entdeckten Sonnenwirbel wandern in entgegengesetzter Richtung zur Rotation der Sonne um den Stern. Obwohl ihre Phase der der bereits bekannten Rossby-Wellen entspricht, bewegen sich die Wirbel dreimal schneller um die Sonne als sie. „Rossbys klassische hydrodynamische Wellentheorie kann diese äquatorialen hochfrequenten retrograden (HFR) Wellen nicht erklären“, sagen Hanson und Kollegen. Aber was ist dann die Ursache dieser Wellen? „Theoretisch würde die Kopplung von Rossby-Wellen mit anderen Phänomenen zu einer solchen Erhöhung der Phasengeschwindigkeit führen“, erklären die Forscher. „Also haben wir uns drei der plausibelsten Kandidaten für eine solche Interaktion genauer angesehen.“ Dazu gehören eine Wechselwirkung von Rossby-Wellen mit dem Magnetfeld der Sonne, eine Wechselwirkung mit der Schwerkraft der Sonne oder eine kombinierte Wirkung von wärmeinduzierten Plasmaerhöhungen und Coriolis-Rotationskraft.
Nichts mit Magnetfeld, Gravitationswellen oder Corioliskraft zu tun
Aber in allen drei Fällen konnten die Astronomen keine Verbindung zu den hochfrequenten retrograden Wellen finden. Wie sie erklären, sollten sich im Fall der Rossby-Magnetfeldkopplung die Schwankungen im Sonnenzyklus bemerkbar machen. Aber es gab keinen Beweis dafür in den Daten, die zwei so gute Zyklen abdeckten. Schwerewellen hingegen sollten auf beiden Seiten des Äquators symmetrisch sein, was bei HFR-Wellen nicht der Fall ist. Die Wirbel, die als Ergebnis der auf geschichtete Körper wirkenden Coriolis-Kraft auftreten, werden ähnlicher sein: . “Genau das sehen wir bei hochfrequenten retrograden Wellen.” Die meisten Modelle sagen jedoch eine fortschreitende Bewegung solcher Turbinen voraus – indem sie die Sonne drehen und nicht gegen sie.
“Ein echtes Mysterium”
Die kürzlich entdeckten Sonnenwellen passen in keine der üblichen Kategorien: „HFR-Wellen scheinen auf keinen der untersuchten Prozesse zurückzuführen zu sein“, sagt Hanson. “Das wirft eine ganze Reihe neuer Fragen auf.” Offensichtlich fehlen in den Standardmodellen der Sonnenphysik Komponenten oder sind nicht ausreichend definiert. Im nächsten Schritt sollte untersucht werden, ob es in den bekannten Gleichungen Parameter gibt, die die mysteriösen Wirbel eventuell erklären könnten. „Die bloße Existenz dieser HFR-Modi und ihre Ursache ist ein echtes Rätsel“, sagt Hansons Kollege Shravan Hanasoge. „Dies könnte auf spannende Natureffekte hinweisen und ein neues Licht auf das werfen, was im Inneren der für uns unsichtbaren Sonne passiert.“ (Naturastronomie, 2022; doi: 10.1038 / s41550-022-01632-z) Diese: New York University 28. März 2022 – Nadja Podbregar
