Mit einem gigantischen Ballon in Richtung Sonne

Andrea Naica-Loebell 08.11.2009

Im Juni startete das größte Sonnenteleskop, das je die Erde verlassen hat – und jetzt liegen die ersten spektakulären Bilder vor

Das tonnenschwere Teleskop stieg mit einem Ballon in die obere Schicht der Atmosphäre der Erde, um möglichst störungsfrei unser Zentralgestirn zu beobachten. Im Fokus standen die Magnetfelder der Sonne, die für ihre Aktivität verantwortlich sind. Die Mission verlief erfolgreich und präsentiert jetzt erste Aufnahmen.

Am 8. Juni stieg ein gigantischer Heliumballon in den Himmel über Nordschweden, wo zu dieser Jahreszeit die Sonne nie untergeht. An dem 300 Meter langen Schlauch baumelte das mehrere Tonnen schwere Teleskop namens Sunrise, ein Projekt des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau, des Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik in Freiburg, des High Altitude Observatory in Boulder, des Instituto de Astrofisica de Canarias auf Teneriffa, des Lockheed-Martin Solar and Astrophysics Laboratory in Palo Alto, der Columbia Scientific Ballooning Facility der NASA und der schwedischen Weltraumbasis ESRANGE.

Der Start verlief erfolgreich und der Ballon schwebte hinauf in die Stratosphäre; auf dem Weg in den Himmel empor dehnte sich das Gas langsam aus, um zuletzt in 37 Kilometer Höhe den ganzen Ballon mit einem Durchmesser von etwa 130 Metern auszufüllen.

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In der Stratosphäre angekommen, sorgten die Polarwinde für den geplanten Weg nach Westen. Am 14. Juni endete die erfolgreiche Reise im Norden Kanadas auf Somerset Island, einer großen Insel im Territorium Nunavut an der Nordwestpassage. Der Ballon hat sich wie geplant gelöst, und Sunrise schwebt an einem Fallschirm sanft hinab zur Erde, wo die Wissenschaftler es in Empfang nahmen.

Start der 6 Tonnen schweren Sunrise-Mission im nordschwedischen Kiruna von der Weltraumbasis ESRANGE am 8. Juni 2009. Bild: Swedish Space Corporation

Ein Teleskop an einem Ballon hoch hinauf über die Erde zu schicken, ist deutlich billiger als ein Raketenstart in den Weltraum. Und die Bedingungen in der Stratosphäre ermöglichen dennoch eine weitgehend störungsfreie Beobachtung der Sonne, denn Sunrise hatte in dieser Höhe 99 Prozent der atmosphärischen Störungen wie Luftturbulenzen hinter sich gelassen. Außerdem konnte das Teleskop, dessen Hauptspiegel einen Meter misst, auch scharfe Bilder im ultravioletten Bereich schießen, da dieses Lichtspektrum nicht wie auf der Erdoberfläche weitgehend von der Ozonschicht weggefiltert wird.

Spektakuläre Auflösung

Hoch im Norden geht die Sonne im Juni nie unter, das Sonnenobservatorium könnte also rund um die Uhr ihre Oberfläche beobachten, und dabei viele Bilder im ultravioletten Licht aufnehmen und zugleich das Magnetfeld messen. Sunrise gelang es, die feinen Strukturen unseres Zentralsterns mit einer Auflösung von bis zu 35 Kilometern sichtbar zu machen. Die Forscher erklären, dass entspräche dem Erkennen einer Ein-Euro-Münze aus einer Distanz von 100 Kilometern.

Körnige Sonne: Die Aufnahmen zeigen die sogenannte Granulation in vier verschiedenen Farben im nahen ultravioletten Licht. Der Bildausschnitt deckt 1/20000 der gesamten Oberfläche ab. Die hellen Strukturen sind die Grundbausteine der Magnetfelder. Bild: Max-Planck-Gesellschaft

Unsere Sonne strahlt nicht immer gleich. Ihre Aktivität ist unterschiedlich und unterliegt einem 11jährigen Zyklus. Magnetisch Strukturen spielen dabei eine entscheidende Rolle, denn wenn magnetische Kraftlinien aus dem Innern zur Oberfläche durchstoßen, erzeugen sie die Sonnenflecken und folgende Sonnenstürme – mit Auswirkungen auch auf die Erde, zum Beispiel in Form gestörten Funkverkehrs (vgl. Die Sonne ist weiter ungewöhnlich aktiv).

Sunrise ermöglicht jetzt durch seine Beobachtungsdaten die Überprüfung der Modelle der auf der solaren Oberfläche ablaufenden physikalischen Prozesse, die bislang detailliert nur in Computermodellen simuliert worden waren. Die Wissenschaftler versprechen sich davon, das Verständnis der Sonne und ihrer Aktivität einen großen Schritt voranzubringen.

Das Ballon fahrende Sonnenobservatorium hat Detailaufnahmen geliefert, wie es sie zuvor nicht gab. Das gilt vor allem für den ultravioletten Bereich des Lichts. Im Fokus des Interesses der Forscher-Gruppe steht der Zusammenhang zwischen der Magnetfeldstärke und der Helligkeit magnetischer Strukturen auf der Sonnenoberfläche.

Das Instrument IMaX bildet nicht nur die Sonnenoberfläche ab, es macht auch Magnetfelder sichtbar, die sich im polarisierten Licht als schwarze oder weiße Strukturen verraten.Bild: Max Planck Gesellschaft

Achim Gandorfer, Sunrise-Projektwissenschaftler am MPS erläutert, wie SUNRISE selbst kleinste Magnetfelder mit bisher unerreichter Detailgenauigkeit abbilden konnte:

Dank seiner exzellenten optischen Qualität konnte das Instrument SUFI die sehr kleinen magnetischen Strukturen mit hohem Intensitätskontrast abbilden, während das Instrument IMaX gleichzeitig das Magnetfeld und die Strömungsgeschwindigkeit des heißen Gases in diesen Strukturen und ihrer Umgebung aufzeichnete.

Insgesamt hat Sunrise 1,8 Terabyte an Beobachtungsdaten mitgebracht, die weiter von den Wissenschaftlern ausgewertet werden. Weitere spannende Erkenntnisse sind zu erwarten.