Forscher haben einen Zusammenhang zwischen dem Magnetfeld der Sonne und den Sonnenfleckenzyklen entdeckt und damit vorhergesagt, dass der Höhepunkt des aktuellen Sonnenzyklus unmittelbar bevorsteht. Die Entdeckung ist von entscheidender Bedeutung für die Vorhersage des Weltraumwetters und stellt einen großen Fortschritt beim Verständnis der Sonnendynamik dar.
Forscher des Indian Centre for Advanced Research in Space Sciences am International Institute for Space Science in Kalkutta haben einen neuen Zusammenhang zwischen dem Magnetfeld der Sonne und Sonnenfleckenzyklen entdeckt. Die Entdeckung könnte dabei helfen, Spitzenwerte der Sonnenaktivität vorherzusagen. Ihren Untersuchungen zufolge wird erwartet, dass der Höhepunkt des derzeit stattfindenden Sonnenzyklus 25 bald erreicht wird, möglicherweise bereits im nächsten Jahr. Ihre Ergebnisse wurden in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters veröffentlicht.
Unser Stern, die Sonne, besteht aus heißem, ionisiertem Gas, dem sogenannten Plasma. Der enorme Plasmafluss und die Konvektion bilden zusammen ein Magnetfeld im Inneren der Sonne, das als dunkler Fleck auf der Oberfläche erscheint. Diese Sonnenflecken haben etwa die Größe der Erde und beherbergen ein starkes Magnetfeld, das etwa 10.000 Mal stärker ist als das der Erde.
Manchmal wird das Magnetfeld eines Sonnenflecks durch heftige Ereignisse gestört, was zu solaren magnetischen Stürmen wie Flares oder koronalen Massenauswürfen führt. Diese Stürme setzen hochenergetische Strahlung frei und schleudern große Mengen magnetisierten Plasmas in den Weltraum. Die stärksten geomagnetischen Stürme können verheerende Schäden an umlaufenden Satelliten, Stromnetzen und der Telekommunikation anrichten.
Jahrhundertelange Beobachtungen, beginnend im frühen 17. Jahrhundert, haben gezeigt, dass die Anzahl der auf der Sonne beobachteten Sonnenflecken periodisch schwankt. Ungefähr alle 11 Jahre erreichen die Anzahl der Sonnenflecken und die Intensität der Sonnenaktivität ihren Höhepunkt, wenn die planetarische Weltraumumgebung (oder das Weltraumwetter) voraussichtlich den schwerwiegendsten Störungen ausgesetzt sein wird. Es war jedoch schwierig vorherzusagen, wann dieser Höhepunkt erreicht sein wird.
Sonnenzyklen werden durch dynamische Mechanismen erzeugt, die durch die Energie der Plasmaströme im Inneren der Sonne angetrieben werden. Es versteht sich, dass dieser dynamische Mechanismus zwei Hauptkomponenten des Sonnenmagnetfelds umfasst, von denen sich die eine in der Zirkulation von Sonnenflecken und die andere in der Wiederverwertung des großräumigen Dipolmagnetfelds der Sonne manifestiert. Letzteres ähnelt stark dem Erdmagnetfeld – es erstreckt sich von einem Pol der Sonne zum anderen. Mit dem Zyklus der Sonnenflecken schwächt sich auch die Stärke des Dipolfelds der Sonne ab, und die magnetischen Nord- und Südpole tauschen erneut alle 11 Jahre ihre Position.
Waldemeier-Effekt und neue Entdeckungen
Im Jahr 1935 entdeckte der Schweizer Astronom Max Waldmeier, dass die Intensität eines Sonnenfleckenzyklus umso größer ist, je schneller er ansteigt. Das bedeutet, dass es umso kürzer dauert, bis ein stärkerer Sonnenfleckenzyklus seine höchste Intensität erreicht. Dieser Zusammenhang wird häufig ausgenutzt, um die Intensität des Sonnenfleckenzyklus anhand von Beobachtungen der frühen Aufgangsphase von Sonnenflecken vorherzusagen.
Priyansh Jaswal, Chitradeep Saha und Dibyendu Nandy vom IISER-Institut in Kalkutta veröffentlichten in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters) ein Forschungsmanuskript, in dem sie über die Entdeckung einer neuen Beziehung berichten, bei der die Abnahmerate des solaren Dipolmagnetfelds auch mit der Anstiegsrate des laufenden Sonnenfleckenzyklus zusammenhängt.
Die Entdeckung, die sich auf jahrzehntelange Datenarchive mehrerer bodengestützter Sonnenobservatorien auf der ganzen Welt stützt, ergänzt den Waldmeier-Effekt, indem sie die beiden Hauptmagnetfeldkomponenten der Sonne miteinander verbindet und die Theorie stützt, dass die Entwicklung von Sonnenflecken untrennbar mit dem Ablauf solardynamischer Prozesse verbunden und nicht nur ein Symptom davon ist.
Wissenschaftler haben gezeigt, wie Beobachtungen der Abnahmegeschwindigkeit des Dipolmagnetfelds der Sonne effektiv mit Beobachtungen von Sonnenflecken kombiniert werden können, um vorherzusagen, wann der laufende Zyklus seinen Höhepunkt erreichen wird. Ihre Analyse zeigt, dass das Maximum des Sonnenzyklus 25 höchstwahrscheinlich Anfang 2024 eintreten wird, wobei die Unsicherheit bis September 2024 anhält.
Die Entdeckung eröffnet ein neues Fenster zur Vorhersage des Zeitpunkts des Höhepunkts des Sonnenzyklus, wenn die Sonnenaktivität voraussichtlich am intensivsten ist und Störungen des Weltraumwetters am häufigsten auftreten.