Gegen Evershed-Strömungen: Einblicke in Sonnenflecken

Sonnenflecken sind dunkle Bereiche auf der Oberfläche der Sonne, die kühler sind als die Umgebung. Sie haben eine Struktur, die aus einem inneren Teil, dem Umbra, und einem äusseren Bereich, der Penumbra, besteht. Innerhalb der Penumbra gibt's typische Materialflüsse, die Evershed-Flüsse genannt werden und von der Umbra nach aussen strömen. Unter bestimmten Bedingungen können sich die Flüsse allerdings auch in die entgegengesetzte Richtung bewegen, die als Gegen-Evershed-Flüsse (CEF) bekannt sind. In diesem Artikel geht's um die Eigenschaften, Bewegungen und Auswirkungen dieser CEFs in Sonnenflecken.

#Was sind Gegen-Evershed-Flüsse?

In Sonnenflecken transportieren die normalen Evershed-Flüsse Plasma weg vom Zentrum des Sonnenflecks in Richtung zum äusseren Rand der Penumbra. Manchmal bewegen sich die Flüsse aber in die entgegengesetzte Richtung; diese nennt man Gegen-Evershed-Flüsse. Die Existenz von CEFs zeigt, dass es komplexe Wechselwirkungen in den Magnetfeldern und der Strömung in der Sonnenatmosphäre gibt.

#Beobachtungen von Gegen-Evershed-Flüssen

In dieser Studie wurden drei spezifische CEFs untersucht, die mit zwei fortschrittlichen Solarbeobachtungsinstrumenten beobachtet wurden. Diese CEFs bewegten sich innerhalb der Penumbra von Sonnenflecken. Die ersten beiden CEFs wanderten aus der Umbra entlang der penumbralen Strukturen mit Geschwindigkeiten von 65 bis 117 Metern pro Sekunde. Als sie sich dem Rand der Penumbra näherten, traten neue Flecken in den Bereichen auf, wo diese Flüsse endeten, was darauf hindeutet, dass in der magnetischen Struktur der Sonne wahrscheinlich etwas im Gange ist.

Der dritte CEF verhielt sich anders; er schien von der Rotation eines kleineren Sonnenflecks in der Nähe beeinflusst zu werden.

#Eigenschaften der Evershed-Flüsse

Evershed-Flüsse sind normalerweise langsamer als Schall, mit Geschwindigkeiten von etwa 1 bis 3 Kilometern pro Sekunde im Körper der penumbralen Filamente und 5 bis 10 Kilometern pro Sekunde an ihren Spitzen. Diese Flüsse werden durch die Wechselwirkung von heissem Gas, das aus dem Inneren der Sonne aufsteigt, und schräg stehenden Magnetfeldern geformt.

In den letzten Jahren haben Forscher festgestellt, dass CEFs in penumbralen Regionen auftauchen, die ansonsten ähnlich aussehen wie solche mit normalen Evershed-Flüssen. CEFs sind insofern besonders, als sie eine umgekehrte Fliessrichtung aufweisen.

#Frühere Forschungen zu CEFs

Frühere Studien haben gezeigt, dass CEFs in vielen Arten von Sonnenflecken vorkommen können. Erste Einschätzungen deuteten darauf hin, dass diese Flüsse mit der Evolution des Sonnenflecks verbunden sein könnten. Einige Forscher haben Verbindungen zwischen CEFs und anderen magnetischen Merkmalen in der Umgebung des Sonnenflecks hergestellt.

#Magnetische Eigenschaften und Verhaltensweisen

Forscher haben komplexe Modelle verwendet, um die Eigenschaften von CEFs in verschiedenen Schichten der Sonnenatmosphäre zu analysieren. Sie entdeckten, dass Temperatur, Magnetfeldstärke und Geschwindigkeit sich mit der Höhe ähnlich wie bei den normalen Evershed-Flüssen veränderten. An der Grenze zwischen Umbra und Penumbra wurden jedoch signifikant starke Magnetfelder aufgezeichnet.

Die Flusseigenschaften der CEFs und ihr räumliches Verhalten deuten darauf hin, dass sie das Ergebnis der Dynamik der Magnetfelder der Sonne und der Temperaturvariationen sein könnten.

#Die Bildung von CEFs

Die Mechanismen, die zur Bildung von CEFs führen, sind noch nicht vollständig verstanden. Forscher haben mehrere mögliche Ursachen vorgeschlagen, darunter das Aufkommen neuer magnetischer Flüsse unter der Sonnenoberfläche, das Zusammenführen von Sonnenfleckenstrukturen und Interaktionen mit umliegenden Elementen in der Sonnenatmosphäre.

Das Auftreten von CEFs kann dramatisch sein. Sie bilden oft ausgeprägte Einschlüsse in der Penumbra und können durch die physikalischen Dynamiken von nahegelegenen Sonnenflecken beeinflusst werden.

#Ausstoss von CEFs

Wenn CEFs wachsen, bewegen sie sich schliesslich von der Penumbra in Bereiche, die als Gräben bekannt sind. Diese Bewegung wird als ein deutlicher Ausstossprozess wahrgenommen. Die Untersuchung von CEFs hat gezeigt, dass sie, sobald sie ausgeworfen werden, die Bildung neuer Flecken im umliegenden Bereich beeinflussen können.

Forscher beobachteten die Bewegung dieser Flüsse, als sie den äusseren Rand der Penumbra erreichten. Die Geschwindigkeit, mit der diese CEFs ausgeworfen werden, kann stark variieren, von langsameren Bewegungen bis hin zu viel schnelleren Ausstossungen, ähnlich wie bei anderen bekannten solaren Merkmalen.

#Chromosphärische Aktivität im Zusammenhang mit CEFs

Die Chromosphäre, eine Schicht über der Photosphäre, zeigt Aufhellungsereignisse, die mit der Präsenz von CEFs verbunden sind. Diese Ereignisse deuten darauf hin, dass das Verhalten von CEFs signifikante Auswirkungen auf die Dynamik der Sonnenatmosphäre haben kann.

Eine auffällige Beobachtung zeigte, dass die Regionen über den CEFs ein höheres Aktivitätsniveau aufwiesen im Vergleich zu typischen penumbralen Bereichen. Diese zusätzliche Aktivität korreliert oft mit erhöhten Sonneneruptionen und anderen dynamischen Ereignissen.

#Zusammenfassung der Ergebnisse

Durch diese Forschung wurden wichtige Erkenntnisse über die Natur von CEFs gewonnen. Die zwei Haupttypen von CEFs, die untersucht wurden, hatten unterschiedliche Mechanismen, die zu ihrer Bildung und ihrem Verhalten führten. CEF-1 könnte beispielsweise aus dem Zusammenführen von zwei Sonnenflecken entstanden sein, während CEF-2 und CEF-3 als neue Strukturen auftauchten, ohne sich mit bestehenden zu verbinden.

Die Studie hob auch hervor, dass der Ausstoss von CEFs zu erheblichen Veränderungen in der magnetischen Landschaft des Gebiets führt, was oft zur Entstehung neuer Sonnenfleckenstrukturen führt.

#Fazit

Zusammenfassend verbessert die Untersuchung von Gegen-Evershed-Flüssen unser Verständnis der komplexen Wechselwirkungen in Sonnenflecken. Indem wir beobachten, wie sich diese Flüsse bilden, entwickeln und ausgestossen werden, können Forscher die dynamische Natur der Sonnenatmosphäre und deren Einfluss auf die solare Aktivität besser nachvollziehen. Die fortlaufende Untersuchung von CEFs und ihren Auswirkungen wird wahrscheinlich weitere Entdeckungen über das Verhalten der Sonne und ihre magnetischen Phänomene bringen.