Sonnenstrahlung ist viel energiereicher als angenommen
Sonnenstrahlen könnten energiereicher sein, als bisher angenommen. Die Gammastrahlung, die Forscher*innen in einer internationalen Zusammenarbeit messen konnten, erreichte fast 10 Billionen Elektronenvolt. Zum Vergleich: Das Sonnenlicht, das wir sehen können, hat die Energie von einem Elektronenvolt.
Die Forscher*innen fanden auch heraus, dass die Sonne deutlich mehr Gammastrahlen abgibt als bisher gedacht. Diese Strahlung erreicht zwar nicht die Erde, konnte aber mit ihrem Teleskop beobachtet werden. Dieses High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) in Mexiko nutzt ein Netzwerk von 3.000 Wassertanks. Jeder Tank enthält 200 Tonnen Wasser. Aufgestellt sind sie zwischen 2 inaktiven Vulkangipfeln, in knapp 4.000 Meter Höhe.
Montage: So treffen Luftschauer auf das HAWC-Teleskop
© Mehr Un Nisa
Luftschauer wird von HAWC gemessen
Treffen Gammastrahlen auf die Luft in der Atmosphäre, entstehen sogenannte Luftschauer. Trifft ein Photon auf ein Atom in der Luft entstehen „explosionsartig“ weitere subatomare Teilchen, die ebenfalls wieder mit den Luftatomen in Wechselwirkung treten. Dabei wird die Energie des ursprünglichen Gammastrahls freigesetzt und HAWC kann das beobachten.
Genauer reagieren die Partikel mit den Wassertanks und es entsteht Cherenkov-Strahlung. Diese wurde zwischen 2015 und 2021 vom Observatorium gemessen. „Wir haben uns die Daten aus 6 Jahren angesehen und fanden diesen Gammaüberschuss“, sagt Mehr Un Nise, Mitautorin der Studie, in einem Statement.
Forscher*innen hielten Entdeckung für einen Fehler
Zunächst vermuteten die Forscher*innen, einen Fehler gemacht zu haben, da das extrem hohe Energieniveau und die große Menge der gefundenen Strahlung überraschend waren. Bisher nahmen Astronom*innen an, dass Gammastrahlung von der Sonne seltener auf die Erde trifft. Sie entsteht dort, durch Photonen von hochenergetischer kosmischer Strahlung, die etwa von einer Supernova oder einem Schwarzen Loch ins All geschleudert werden. Krachen sie auf die Sonne, erzeugen sie die Gammastrahlen.
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Bisher wurden die Gammastrahlen vor allem mit dem Fermi-Weltraumteleskop gemessen. 2019 konnten Forscher*innen hier Strahlungen von im Gigaelektronenvolt-Bereich messen (eine Milliarde Elektronenvolt). Das motivierte Wissenschaftler*innen von mehr als 30 Institutionen weltweit, weitere Beobachtungen vorzunehmen.
Enorme Gammastrahlung gibt Rätsel auf
In ihrer Studie, die im Fachmagazin Physical Review Letters erschien, konnten sie erstmals zeigen, dass die Energie der Sonnenstrahlen fast 10 Teraelektronenvolt erreicht (1 TeV entspricht einer Billion Elektronenvolt). „Das scheint das Maximum zu sein“, sagt Nisa.
Die Entdeckung wirft allerdings viele Fragen auf. Forscher*innen gehen nun der Frage nach, wie die Gammastrahlung so energiereich werden kann und welche Rolle das Magnetfeld der Sonne dabei spielt.