Die Sonne strahlt am höchsten

„Wir dachten, wir hätten diesen Stern herausgefunden, aber das ist nicht der Fall.“

In einer rekordverdächtigen Entdeckung entdeckten Wissenschaftler, dass unsere eigene Sonne eine außergewöhnliche Menge an Gammastrahlen aussendet – Lichtwellenlängen, von denen bekannt ist, dass sie von allen anderen Wellenlängen im elektromagnetischen Spektrum die meiste Energie tragen. Das ist eine ziemlich große Sache, da es sich um die energiereichste Strahlung handelt, die jemals vom Zentralstern unseres Planeten dokumentiert wurde.

Etwa 1 Billion Elektronenvolt, um genau zu sein.

„Nachdem ich Daten aus sechs Jahren untersucht hatte, kam dieser Überschuss an Gammastrahlen zum Vorschein“, sagte Meher Un Nisa, Postdoktorand an der Michigan State University und Co-Autor eines neuen Artikels über die Ergebnisse, der am Mittwoch (3. August) veröffentlicht wurde. , sagte in einer Erklärung. „Als wir es zum ersten Mal sahen, dachten wir: ‚Das haben wir definitiv vermasselt. Die Sonne kann bei diesen Energien nicht so hell sein.‘“

Bei näherer Betrachtung stellte das Team jedoch fest, dass eine solche Helligkeit definitiv existierte – und dass dies einfach auf die schiere Menge an Gammastrahlen zurückzuführen war, die die Sonne auszuspucken schien.

„Die Sonne ist überraschender, als wir wussten“, sagte Nisa.

Bevor Sie sich Sorgen machen: Nein, diese Strahlen können uns nichts anhaben. Aber sie können einen ziemlich wichtigen Dominoeffekt für die Zukunft der Sonnenphysik haben. Tatsächlich haben sie bereits einige wichtige Fragen zur Sonne aufgeworfen, beispielsweise welche Rolle ihr Magnetfeld bei dem neu beobachteten Gammastrahlenphänomen spielen könnte.

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Dies alles ist einer einzigartigen Linse im Kosmos zu verdanken, die als High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) bezeichnet wird. Kurz gesagt handelt es sich bei diesem im Frühjahr 2015 fertiggestellten Observatorium um eine Einrichtung, die speziell für die Beobachtung von Teilchen konzipiert ist, die mit sehr hochenergetischer Gammastrahlung und kosmischer Strahlung in Verbindung stehen. Letztere sind gleichermaßen energiereich, aber auch geheimnisvoll, da sie häufig über die Erde wandern Universum, ohne einen klaren Ausgangspunkt vorzuweisen.

„In diesem speziellen Energieregime konnten andere bodengestützte Teleskope nicht auf die Sonne schauen, weil sie nur nachts arbeiten“, sagte Nisa. „Unsere ist rund um die Uhr in Betrieb.“

HAWC nutzt grundsätzlich ein Netzwerk von 300 großen Wassertanks, heißt es in einer Pressemitteilung zur neuen Studie. Jeder dieser Tanks ist mit etwa 200 Tonnen gereinigtem Wasser gefüllt und sie liegen alle eingebettet zwischen zwei ruhenden Vulkangipfeln in Mexiko, mehr als 13.000 Fuß (3.962 Meter) über dem Meeresspiegel. All dieses gereinigte Wasser ist wichtig, denn wenn hochenergetische Teilchen aus dem Weltraum auf die Flüssigkeit treffen, führt die Kollision zu einem Phänomen, das als Tscherenkow-Strahlung bekannt ist (von dem Sie vielleicht schon gehört haben, wenn Sie die Fernsehsendung „Tschernobyl“ gesehen haben).

Benannt nach dem Physik-Nobelpreisträger Pavel Cherenkov aus dem Jahr 1958, bezieht sich Cherenkov-Strahlung im Wesentlichen auf ein bläuliches Leuchten, das entsteht, wenn sich elektrisch geladene Teilchen mit einer bestimmten Geschwindigkeit durch ein bestimmtes Medium, in diesem Fall Wasser, bewegen.

Basierend auf diesem Konzept deckt das gesamte Sichtfeld von HAWC 15 % des Himmels ab, sodass alle 24 Stunden insgesamt zwei Drittel untersucht und die Wurzeln verschiedener hochenergetischer Teilchen auf dem Weg zur Erde ermittelt werden können.

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Auch wenn Wissenschaftler schon früher beobachtet haben, wie die Sonne Gammastrahlung aussendet, stehen solche Beobachtungen im Zusammenhang mit unglaublich extremen Sonnenereignissen wie superstarken Sonneneruptionen. Die jüngste Gammastrahlenentdeckung scheint nicht mit einem solchen Szenario verbunden zu sein.

Es wird erwartet, dass Kernfusionsprozesse auch innerhalb der Sonne diese starken Wellenlängen erzeugen. Allerdings schaffen es die auf diese Weise erzeugten Gammastrahlen nicht genau aus dem Stern heraus – geschweige denn weit genug, um von erdgestützten Instrumenten erfasst zu werden.

Stattdessen sehen wir die Strahlung unseres Wirtssterns meistens infrarote Wellenlängen, ultraviolette Wellenlängen und natürlich sichtbare Wellenlängen, die wir mit bloßem Auge sehen können.

Zum Vergleich: Eine dieser sichtbaren Wellenlängen trägt eine Energie von etwa 1 Elektronenvolt. Die Gammastrahlen, die Nisa und ihre Forscherkollegen beobachteten, strahlten dagegen etwa eine Billion Elektronenvolt aus. Und davon gab es viele.

Der Pressemitteilung zufolge beobachteten Wissenschaftler erstmals Gammastrahlen mit Energien von mehr als einer Milliarde Elektronenvolt im Jahr 2011 mit dem Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA. Aber Fermi hatte eine Grenze. Es erreichte sein Maximum bei der Entdeckung von Gammastrahlen mit etwa 200 Milliarden Elektronenvolt. Daher begann das Forschungsteam der neuen Studie im Jahr 2015 mit der Erfassung von Gammastrahlendaten mit HAWC, da dieses Observatorium offenbar nicht die gleichen Einschränkungen hatte.

„Sie stießen uns an und sagten: ‚Wir sehen keinen Cutoff. Vielleicht können Sie etwas sehen“, sagte Nisa.

Das bringt uns in die Gegenwart – das erste Mal, dass wir Sonnenstrahlen mit Energien im Bereich von einer Billion Elektronenvolt gesehen haben. Und das scheint laut Nisa nicht das Maximum zu sein.

„Wir dachten, wir hätten diesen Stern herausgefunden, aber das ist nicht der Fall.“

Das Papier wurde am Donnerstag (3. August) in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht

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Monisha Ravisetti ist Astronomie-Redakteurin bei Space.com. Sie behandelt Schwarze Löcher, Sternexplosionen, Gravitationswellen, Entdeckungen von Exoplaneten und andere Rätsel, die im Gefüge von Raum und Zeit verborgen sind. Zuvor war sie Wissenschaftsjournalistin bei CNET und berichtete davor für The Academic Times. Bevor sie Schriftstellerin wurde, war sie Immunologieforscherin am Weill Cornell Medical Center in New York. Sie schloss 2018 ihr Studium an der New York University mit einem BA in Philosophie, Physik und Chemie ab. Sie verbringt zu viel Zeit damit, Online-Schach zu spielen. Ihr Lieblingsplanet ist die Erde.

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