Die Perioden intensiver Aktivität der Sonne – Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe – erregen die meiste Aufmerksamkeit, aber ihre ruhigeren Phasen sind ebenso wichtig. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Sonne selbst in den Ruhephasen ihres 11-jährigen Aktivitätszyklus messbare innere Veränderungen erfährt. Das bedeutet, dass Sonnenminima, die einst als nahezu identisch galten, tatsächlich einen deutlichen „Fingerabdruck“ im Stern selbst hinterlassen.
Die verborgene Dynamik der Sonne enthüllen
Seit Jahrzehnten verfolgen Wissenschaftler die Aktivitätszyklen der Sonne und notieren dabei die magnetischen Umkehrungen, die alle 11 Jahre auftreten. Sonnenmaxima bringen verstärkte Sonneneruptionen und Sonnenflecken mit sich, während Minima Perioden relativer Ruhe darstellen. Eine aktuelle Analyse anhand jahrzehntelanger Daten zeigt jedoch, dass diese Ruhephasen nicht austauschbar sind. Das tiefste Sonnenminimum in der jüngeren Geschichte – zwischen 2008 und 2009 – verursachte messbare Veränderungen in der inneren Struktur der Sonne.
Warum das wichtig ist: Sonnenaktivität beeinflusst direkt das Weltraumwetter, was Satelliten, Kommunikationssysteme und sogar Stromnetze auf der Erde stören kann. Für genaue Prognosen ist es von entscheidender Bedeutung, zu verstehen, wie die interne Dynamik diese Zyklen antreibt.
Wie Wissenschaftler ins Innere der Sonne blickten
Forscher unter der Leitung des Astrophysikers Sarbani Basu von der Yale University verwendeten eine Technik namens Helioseismologie, um das Innere der Sonne zu untersuchen. Diese Methode analysiert akustische Schwingungen – Schallwellen, die sich durch das Sonnenplasma bewegen – ähnlich wie seismische Wellen die innere Struktur der Erde offenbaren.
Das Team nutzte das Birmingham Solar-Oscillations Network (BiSON), ein globales Netzwerk von Teleskopen, um diese Schwingungen über vier aufeinanderfolgende Sonnenminima hinweg zu überwachen: 1985, 1996, 2008–2009 und 2018–2019. Sie konzentrierten sich auf zwei Schlüsselindikatoren:
- Der Helium-Glitch: Veränderungen in der Ionisierung von Helium in der Nähe der Sonnenoberfläche, erkennbar an Verschiebungen in Oszillationsmustern.
- Die Schallgeschwindigkeit: Schwankungen der Schallgeschwindigkeit innerhalb der Sonne, die Änderungen der Temperatur, des Drucks und der Magnetfelder widerspiegeln.
Das Minimum 2008–2009: Ein klares Signal
Das Minimum von 2008–2009 war das längste und leiseste aller modernen Aufzeichnungen. In diesem Zeitraum zeigten sich die bedeutendsten inneren Veränderungen: ein stärkeres Helium-Glitch-Signal und höhere Schallgeschwindigkeiten in den äußeren Schichten. Dies deutet auf einen höheren Gasdruck, leicht erhöhte Temperaturen und schwächere Magnetfelder in bestimmten Regionen der Sonne während dieser Zeit hin.
„Es ist wichtig aufzudecken, wie sich die Sonne während dieser Ruhephasen unter ihrer Oberfläche verhält, da dieses Verhalten einen starken Einfluss darauf hat, wie sich die Aktivitätsniveaus in den folgenden Zyklen aufbauen“, bemerkt Basu.
Bemerkenswert ist, dass der darauffolgende Sonnenzyklus (Zyklus 24) außergewöhnlich schwach war – eines der ruhigsten Maxima, die jemals aufgezeichnet wurden. Diese Korrelation unterstreicht, wie interne Bedingungen das zukünftige Aktivitätsniveau beeinflussen.
Implikationen für Solarprognosen und darüber hinaus
Die Vorhersage des Sonnenverhaltens bleibt aufgrund des verborgenen Motors, der sie antreibt, eine Herausforderung. Selbst kleine interne Verschiebungen können erhebliche Veränderungen der Oberflächenaktivität auslösen. Diese Forschung zeigt, dass scheinbar ähnliche Sonnenminima aus subtil unterschiedlichen inneren Bedingungen entstehen können.
Zukünftige Missionen wie PLATO der Europäischen Weltraumorganisation werden diese Art der Analyse erweitern. Diese Beobachtungen können auch auf andere sonnenähnliche Sterne angewendet werden und helfen uns zu verstehen, wie sich ihre Aktivität verändert und ihre Umgebung beeinflusst – einschließlich aller Planeten, die sie möglicherweise beherbergen.
Die innere Dynamik der Sonne ist variabler als bisher angenommen. Diese Variabilität muss in Sonnenmodellen berücksichtigt werden, um die Vorhersage zu verbessern und das langfristige Verhalten unseres Sterns besser zu verstehen.
