Untersuchung der Kühlung des Sonnenflares im Januar 2015

Sonnenflecken sind plötzliche Ausbrüche von Energie auf der Sonnenoberfläche. Sie entstehen durch die Freisetzung von magnetischer Energie, die in der Atmosphäre der Sonne gespeichert ist. Diese Ereignisse können extrem kraftvoll sein und das Weltraumwetter beeinflussen, wodurch Satelliten und sogar Stromnetze auf der Erde betroffen sind. Dieser Artikel konzentriert sich auf einen speziellen Randausbruch, der am 13. Januar 2015 stattfand.

#Was ist am 13. Januar 2015 passiert?

An diesem Tag wurde ein bedeutender M5.6 Sonnenausbruch beobachtet. Er hatte zwei Spitzen im Röntgenfluss, was die Intensität von Ausbrüchen misst. Die erste Spitze fand um 04:24 UT statt, gefolgt von einem Rückgang, bevor die zweite Spitze um 04:58 UT kam. Nach der zweiten Spitze nahm die Intensität allmählich ab. Dieser Ausbruch, wie auch andere, beinhaltete verschiedene Prozesse, die die Wärme und Energie in der Sonnenatmosphäre veränderten.

#Warum ist Abkühlung wichtig?

Nach einem Ausbruch kühlt das Plasma-ein heisses Gas aus geladenen Teilchen-ab. Diese Abkühlungsphase ist wichtig, da sie uns hilft zu verstehen, wie Energie in der Sonnenatmosphäre dissipiert. Einige Studien legen nahe, dass die Abkühlungsphase länger dauert als erwartet, was die Forscher dazu veranlasst, zu untersuchen, ob verschiedene Teile des Ausbruchs unterschiedlich schnell abkühlen.

#Ziel der Studie

Die Studie wollte sich die Abkühlzeiten der verschiedenen Teile des Ausbruchs genauer ansehen, speziell die koronalen Schleifen und den supra-arcade Fan (SAF). Die koronalen Schleifen sind Plasma-Strukturen, die während eines Ausbruchs entstehen, während der SAF ein Bereich aus heissem Plasma ist, der über diesen Schleifen sichtbar ist. Die Forscher wollten herausfinden, ob die Abkühlzeiten in diesen Bereichen mit bestehenden Theorien übereinstimmten und ob es Unterschiede in Temperatur und Dichte in verschiedenen Teilen gab.

#Welche Daten wurden verwendet?

Um den Ausbruch zu analysieren, verwendeten die Forscher Daten vom Solar Dynamics Observatory (SDO) und seiner Atmospheric Imaging Assembly (AIA). Dieses Tool macht Bilder von der Sonne in verschiedenen Wellenlängen und erfasst unterschiedliche Temperaturen und Dichten des Sonnenplasma. Mit diesen Daten konnten sie detaillierte Karten erstellen, die Temperatur und Emissionsmass zeigen, was widerspiegelt, wie viel Plasma bei unterschiedlichen Temperaturen vorhanden ist.

#Wie funktioniert der Abkühlungsprozess?

Die Studie stellte fest, dass die beobachteten Abkühlzeiten länger waren als die von einem etablierten Modell vorhergesagten. Die Forscher bemerkten, dass die beobachteten Abkühlzeiten sowohl für die koronalen Schleifen als auch für den SAF deutlich länger waren als erwartet, was darauf hindeutet, dass die Abkühlungsprozesse komplexer waren, als einfache Modelle erklären konnten.

#Beobachtungen von AIA

Die AIA-Daten zeigten, dass der Ausbruch mit einem komplexen System von Schleifen begann, das chaotisch und unorganisiert war. Im Laufe des Ausbruchs wurden diese Schleifen geordneter und grösser, was auf eine Veränderung in der Konfiguration des Magnetfelds hindeutet. Die Studie beobachtete, dass während des Ausbruchs Strukturen wie der SAF dynamisch wurden und sichtbarer und deutlicher wurden.

#Änderungen in Temperatur und Emissionsmass

Temperatur- und Emissionsmasskarten wurden erstellt, um zu untersuchen, wie sich die verschiedenen Teile des Ausbruchs entwickelten. Zu Beginn begann der SAF als schwache Struktur und wurde während der langsamen Phase des Ausbruchs intensiver. Die Forscher fanden heraus, dass der SAF über einen längeren Zeitraum höhere Temperaturen als die umliegenden Schleifen aufrechterhielt.

#Die Rolle der Supra-Arcade-Abströmungen (SADs)

SADs sind dunkle, sich bewegende Strukturen innerhalb des SAF, die wahrscheinlich durch magnetische Rekonnektion entstehen. Frühere Studien haben festgestellt, dass diese Abströmungen oft kühler und weniger dicht als das umgebende Plasma sind. Bei diesem Ereignis wurden fünf SADs umfassend analysiert, um ihre Temperatur- und Dichtecharakteristika zu verstehen und wie sie zur gesamten thermischen Evolution des Ausbruchs beitragen könnten.

#Beobachtung der SADs

Die Forscher massen die Entwicklung von Temperatur und Emissionsmass in den SADs. Sie fanden heraus, dass während einige SADs ein Absinken des Emissionsmasses verursachten (was weniger Plasma anzeigt), einige auch einen Anstieg der Temperatur zeigten. Diese Erkenntnis deutet darauf hin, dass während SADs das Plasma abkühlen, sie unter bestimmten Bedingungen auch zur Erwärmung beitragen können.

#Vergleich der Abkühlungsmodelle

Die Forscher verglichen ihre Beobachtungen mit einem theoretischen Abkühlungsmodell, das als Cargill-Modell bekannt ist. Dieses Modell geht davon aus, dass das Plasma während des Ausbruchs gleichmässig erhitzt wird und nicht alle Faktoren berücksichtigt, die die Abkühlung beeinflussen. Die Forscher fanden heraus, dass ihre beobachteten Abkühlzeiten viel länger waren als das Modell vorhersagte, was darauf hindeutet, dass während der Abkühlungsphase auch fortlaufende Erwärmung stattfinden könnte.

#Warum ist das wichtig?

Zu verstehen, wie Ausbrüche abkühlen, ist aus mehreren Gründen entscheidend. Erstens hilft es Wissenschaftlern, bessere Modelle der Sonnenaktivität zu entwickeln, die vorhersagen können, wie sich Ausbrüche in der Zukunft verhalten werden. Zweitens kann es uns darüber informieren, wie diese Ereignisse das Weltraumwetter beeinflussen und somit Technologie auf der Erde.

#Zukünftige Forschungsrichtungen

Die Ergebnisse dieser Studie werfen viele Fragen auf. Zum Beispiel müssen die Forscher untersuchen, wie verschiedene Erwärmungsprozesse die thermische Evolution von Ausbrüchen beeinflussen. Zukünftige Missionen mit fortschrittlichen Instrumenten könnten klarere Einsichten in die an Ausbrüchen beteiligten Strukturen bieten und Aufschluss über ihre dreidimensionalen Eigenschaften geben.

#Fazit

Der Randausbruch vom 13. Januar 2015 lieferte wertvolle Daten zur thermischen Evolution des koronalen Plasmas. Die langen Abkühlzeiten, die sowohl in den Schleifen als auch im SAF beobachtet wurden, deuten auf komplexe Erwärmungsprozesse hin. Durch die Analyse der verschiedenen Komponenten des Ausbruchs können Forscher das dynamische Verhalten von Sonnenausbrüchen besser verstehen, was entscheidend ist, um ihre Auswirkungen auf das Weltraumwetter und die Technologie vorherzusagen. Diese laufende Studie über Sonnenausbrüche bleibt ein wichtiges Forschungsfeld, um unsere Sonne und ihre Auswirkungen auf das Sonnensystem zu verstehen.