ETH Zürich präsentiert erste Bilder von Gammastrahlen der Sonne

Zum ersten Mal seit dem Start des amerikanisch-schweizerischen Sonnensatelliten HESSI (High Energy Solar Spectroscopic Imager) im vergangenen Februar hat das Teleskop Strahlen von höchster Energie registriert. Sie stammen aus einer riesigen Eruption, die sich am 23. Juli am Sonnenrand ereignete. Forschern an der ETH Zürich ist es nun gelungen, aus den Messwerten ein Bild zu erzeugen. Es ist das erste Bild in Gammastrahlen aus dem Kosmos.

Der Satellit HESSI hat seit seinem Start am 5. Februar dieses Jahres Hunderte von Sonneneruptionen im Röntgenlicht registriert. Am 23. Juli sendete er zum erstenmal Daten von Photonen bei rund hundertmal größerer Energie als gewöhnlich, von so genannten Gammastrahlen. Sie wurden während zwei Minuten anlässlich einer Eruption der X-Klasse, der mächtigsten Größenklasse, registriert.

Erstes Bild in Gammastrahlen

Da es die ersten Photonen von HESSI bei dieser höchsten messbaren Energie waren, mussten die Forscher zuerst Erfahrungen sammeln, wie man aus den Daten Bilder im Gammabereich rekonstruieren kann. Nachdem die Teleskopeigenschaften genügend bekannt waren, gelang schließlich das erste Bild. Es zeigt eine diffuse Quelle am Sonnenrand, an einem Ort, an dem im optischen Licht ein Sonnenfleck sichtbar ist.

Quelle der Gammastrahlen

Die Verursacher der Gammastrahlen sind äußerst energiereiche Elementarteilchen. Sie werden auf eine noch rätselhafte Weise in großen Sonneneruptionen beschleunigt. Ein Teil der Teilchen sind Protonen, die in der Korona mit Atomkernen kollidieren und diese zu Emissionen von Gammaquanten anregen. Ebenfalls beteiligt sind Elektronen mit beinahe Lichtgeschwindigkeit. Diese steigen in den Magnetfeldern der Sonnenkorona in Spiralen auf und senden ebenfalls Gammastrahlen aus. Warum diese Teilchen und somit Gammastrahlen auftreten, ist nicht bekannt. Die von großen Eruptionen beschleunigten energetischen Teilchen beschädigen Erdsatelliten und können für Astronauten lebensgefährlich sein.

Ungelöstes Rätsel Sonneneruption

Sonneneruptionen besitzen unvorstellbare Energien. Die Eruption vom 23. Juli entfesselte mehr Energie, als in einer Million Jahren in den Schweizer Kraftwerken produziert wird. Es wird allgemein vermutet, dass die Energie aus den Magnetfeldern der Sonnenflecken stammt. Bei der Explosion geht der Grossteil davon in Gasbewegungen und Heizung verloren. Im eigentlichen Kern der Energiefreisetzung aber müssen extreme Bedingungen herrschen, wie sie auf der Erde nur in Teilchenbeschleunigern auftreten, auf der Sonne natürlich in millionenfach größeren Dimensionen.

Gammastrahlen und Sonneneruptionen

Die extremen Verhältnisse, die bei der Freisetzung von Gammastrahlen herrschen, setzen den Maßstab an alle Erklärungsversuche von Sonneneruptionen. Es muss einen Ort im Energieinferno geben, an dem derartige Beschleunigungsvorgänge stattfinden können. Daher ist der Entstehungsort der Gammastrahlen von großem Interesse. Dazu Prof. Arnold Benz vom Institut für Astronomie: „Gammastrahlen sind wie die Blitze im Gewitter. Sie zeigen, wo die höchste Aktivität herrscht. Vielleicht führen sie die Forscherinnen und Forscher auf die rechte Spur, wie die Sonne magnetische Energie freisetzen kann.“

Datenzentrum an der ETH Zürich

Die Messungen des Satelliten HESSI erreichen täglich das Datenzentrum an der ETH Zürich, von wo aus der ganzen Welt Bilder abgerufen werden können. Die neuen Gammastrahlenbilder gesellen sich dort zu den bereits vorhandenen Daten über Mikroflares und Eruptionen. Die wissenschaftlichen Arbeiten laufen auf Hochtouren. Bereits wurden weltweit über 30 Publikationen von HESSI-Forschern an Fachzeitschriften eingereicht.