Die amerikanische Weltraumbehörde NASA hat erfolgreich das Weltraumteleskop IRIS (Interface Region Imaging Spectograph) auf seine Umlaufbahn ins All gebracht. Dieses revolutionäre Teleskop könnte dazu beitragen, ein Phänomen zu erklären, das Astrophysiker seit Jahrzehnten beschäftigt: Warum weist die Atmosphäre der Sonne eine höhere Temperatur als ihre Oberfläche auf? Zugleich könnten sich Hinweise darauf ergeben, wie andere Sterne ihre Hitze verbreiten.
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© NASA TV
Bei IRIS handelt es sich um ein 2,10 Meter langes Teleskop, dessen Entwicklung und Bau mehr als 100 Millionen Dollar verschlangen. Am 28. Juni 2013 wurde IRIS erfolgreich auf seine Umlaufbahn gebracht. Dabei wurde die Trägerrakete vom Typ Pegasus XL, die sich seit 1994 in vielen Flügen bewährt hat, nicht direkt vom Boden aus gestartet, sondern zunächst von einem speziell umgebauten Flugzeug vom Luftwaffenstützpunkt Vandenberg in Kalifornien aus in eine Höhe von 13 000 Metern gebracht, wo die Rakete dann gezündet wurde.

Sobald das Weltraumteleskop seinen angestammten Platz erreicht hat, werden die vier Kameras gleicher Bauart umgehend damit beginnen, die Lichtveränderungen in der Chromosphäre der Sonne - einer etwa 2000 Kilometer breiten Schicht zwischen der Sonnenoberfläche und der äußeren Sonnenatmosphäre - aufzuzeichnen.

Diese Bilder werden dann in Hochleistungsrechnern auf der Erde in dreidimensionale Temperatur-Bewegungskarten umgewandelt. Das Teleskop kann pro Aufnahme nur ein Prozent der Sonnenoberfläche und nicht den gesamten sichtbaren Bereich der Sonnenoberfläche erfassen, wie es bei den bisherigen Sonnenteleskopen der Fall ist. Die räumliche Auflösung liegt dabei allerdings bei 240 Kilometern. »IRIS wird detailreichere und höher auflösende Bilder der Chromosphäre der Sonne als jemals zuvor liefern«, erklärte der stellvertretende wissenschaftliche Projektleiter Adrian Draw. »Meiner Meinung nach müssen wir damit rechnen, etwas Unerwartetes zu entdecken.«

Die vorrangige Frage, die es zu beantworten gilt, richtet sich auf den physikalischen Prozess, der dazu führt, dass die Oberfläche der Sonne etwa 5700 °C heiß ist, während die äußeren Schichten der Sonnenatmosphäre, die sich über einige Millionen Kilometer erstreckt, Temperaturen von mehr als 1 000 000 °C aufweisen (und sich sogar noch auf das Zehnfache dieses Wertes aufheizen können). »Normalerweise steigen die Temperaturen, wenn man sich einer Hitzequelle nähert. Aber in der Sonnenatmosphäre ist das nicht der Fall. Die Sonnenatmosphäre wird immer heißer, je mehr man sich von der Sonnenoberfläche entfernt. Bisher verfügen die Wissenschaftler noch nicht über ausreichende Informationen, um sich zwischen den verschiedenen Theorien entscheiden zu können, die Antworten auf dieses Problem zu geben versuchen«, hieß es in einer Stellungnahme der NASA vor Beginn des Projekts.

»Wir wollen die grundlegenden physikalischen Prozesse verstehen, die die Energie und das Material von der Sonnenoberfläche bis in die äußere Atmosphäre, die Korona, transportieren«, sagte IRIS-Chefwissenschaftler Alan Title, der im Sonnen- und Astrophysikalischen Laboratorium des Zentrums für fortgeschrittene Technologien von Lockheed Martin in Kalifornien als Physiker tätig ist.

Bisher existieren zwei Theorien, die das so genannte »Coronal Heating«-Problem erklären sollen. Nach der einen Theorie bewegen sich besondere Magnetfelder vom heißen Kern der Sonne zur Korona, die sich allmählich auflösen und dabei Hitze abgeben. Die zweite Theorie besagt, dass durch Magnetfelder in der Sonne elektrische Ströme in der Korona hervorgerufen werden, die dann »gewaltsam« unter Freisetzung gewaltiger Energiemengen in der äußeren Atmosphäre sozusagen wieder auf die Sonne zurückschnellen. »Wir wissen nicht, welche der beiden Theorien oder ob überhaupt eine von ihnen zutrifft, oder ob wir neue Konzepte entwickeln müssen«, erklärte der Sonnenphysiker Eric Priest von der Saint-Andrews-Universität in Schottland.

Die vom Teleskop betrachteten Sonnenregionen sind auch für das »Raumwetter« in unserem Planetensystem verantwortlich. Sonneneruptionen und Sonnenwinde, die sich auf verschiedenste Weise etwa in Form von Schädigungen der Satellitenausrüstung bis hin zu Stromausfällen auf der Erde auswirken können (so musste der geplante IRIS-Start aufgrund eines Stromausfalls um einen Tag verschoben werden), gehen entweder auf Prozesse in der Chromosphäre und den unteren Schichten der Korona zurück oder werden von den bisher nur wenig verstandenen, dort stattfindenden Prozessen beeinflusst.

Jede Entdeckung wird dazu beitragen, den Wissenschaftlern auch ein größeres Verständnis des Verhaltens heißer Körper im Universum zu ermöglichen. »Wenn wir verstehen, wie diese Strukturen in und auf der Sonne funktionieren, können wir auch ermessen, welche Größenordnung sie in anderen Strukturen im Universum annehmen«, meint Priest.