Gammastrahlen: Unsere Sonne ist energiereicher als gedacht

Einem internationalen Forschungsteam ist es gelungen, die bisher stärkste von der Sonne ausgehende Gammastrahlung zu messen. Bisher war bekannt, dass die Energie des Sonnenlichts, das uns erreicht, ein Elektronenvolt stark ist. Mithilfe des Teleskops High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) war es den Forschern möglich, Gammastrahlen von zehn Billionen Elektronenvolt zu messen. Diese Strahlung erreicht die Erde aber fast nie.

Das Observatorium befindet sich in Mexiko und nutzt ein Netzwerk von 300 Wassertanks, die mit jeweils 200 Tonnen Wasser gefüllt sind. Sie sind in einer Höhe von 4.000 Metern zwischen zwei inaktiven Vulkangipfeln aufgestellt. Bereits seit 2015 wird die Sonne mit dem Observatorium genauer untersucht. Doch mit diesem Fund hatte das Team nicht gerechnet und nahm zunächst an, dass es einen Fehler gemacht hatte.

Doch nur ein Fehler in der Messung?

"Nachdem wir uns die Daten von sechs Jahren angesehen hatten, tauchte dieser Überschuss an Gammastrahlen auf. Als wir das zum ersten Mal sahen, dachten wir: Das haben wir definitiv verbockt. Die Sonne kann bei diesen Energien nicht so hell sein", erklärt Mehr Un Nisa von der Michigan State University in einer Pressemitteilung der Universität.

Denn die Gammastrahlung entsteht eigentlich an einem ganz anderen und weit entfernten Ort. Grundsätzlich sind Protonen von hochenergetischer kosmischer Strahlung dafür verantwortlich. Sie werden beispielsweise von Supernovae oder schwarzen Löchern ins All geschleudert. Wenn sie dann auf die Sonne prallen, entsteht die gemessene Gammastrahlung. Doch bisher ging die Fachwelt davon aus, dass diese Strahlung die Erde nicht erreicht, weil sie kaum mit der nötigen Stärke von unserem Stern abgestrahlt wird.

Deswegen wurde 2015 ein Detektor ins All geschickt. 2019 konnten Forscher mithilfe des Fermi-Weltraumteleskops (ein Weltraumteleskop für die Gammaastronomie von der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa) eine Strahlung von einer Milliarde Elektronenvolt (also im Gigaelektronenvolt-Bereich) messen. Bis zu 200 Milliarden Elektronenvolt konnten mit dem Fermi-Teleskop gemessen werden – wobei auch mehr möglich gewesen wäre. Jedoch war die Leistungsfähigkeit des Detektors begrenzt.

Immerhin animierte dies die internationale Forschungswelt, mehr über das Phänomen herausfinden zu wollen. Die nun entdeckte Gammastrahlung spielt sich bereits in einer Liga von fast zehn Tera-Elektronenvolt (TeV) ab.

Unsere Sonne ist ein Rätsel für die Wissenschaft

Wie es zu einer solch energetischen Strahlung kommen kann, ist dem Forschungsteam aber ein Rätsel. Ob das Magnetfeld der Sonne dabei eine entscheidende Rolle spielt? Weitere Forschungen und Untersuchungen werden es zeigen.

In der Fachwelt wächst das Interesse an unserem Stern und Missionen wie die Raumsonden Parker Solar Probe der Nasa und Solar Orbiter der europäischen Raumfahrtbehörde Esa, untersuchen die Sonne gerade vom Weltraum aus. Auch in China steigt das Interesse an der Sonne, weswegen vor kurzem auch das Radioteleskop Daocheng Solar Radio Telescope in Betrieb genommen wurde.

Zur aktuellen Studie

Die Studie wurde am 3. August 2023 im Fachmagazin Physical Review Letters publiziert. Der Titel: Discovery of Gamma Rays from the Quiescent Sun with HAWC (Entdeckung von Gammastrahlen von der ruhenden Sonne mit HAWC).