Künftig frühere Vorhersagen von Sonnenstürmen
2022-09-24
Neue Computermodelle in der Entwicklung
Die Sonne schleudert immer wieder Teilchen und Strahlung in heftigen Eruptionen ins All, die ihren Ursprung in aktiven Regionen an der Oberfläche der Sonne haben. Das sind Gebiete, die ständig entstehen und wieder vergehen und sich durch besonders starke Magnetfelder auszeichnen. Treffen die Sonnenteilchen auf die Erdatmosphäre, lösen sie dort sogenannte Sonnenstürme aus. In besonders heftigen Fällen gehen diese Ereignisse nicht nur mit Polarlichtern einher, sondern können darüber hinaus Erdsatelliten und technische Infrastruktur auf der Erde beeinträchtigen. Davon sind unter anderem Stromversorgung, Telekommunikation und satellitengestützte Navigationsysteme betroffen.
Prof. Dr. Maarit Korpi-Lagg von der Aalto-Universität im finnischen Espoo und vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, MPS, in Göttingen will in den kommenden anderthalb Jahren eine neue Methode entwickeln, um früher als bislang vor Sonnenstürmen zu warnen. Dadurch ließen sich Erdsatelliten und andere technische Infrastruktur besser schützen. Während aktuelle Vorhersagemethoden vor allem die Vorgänge an der Sonnenoberfläche beobachten, setzt die Forscherin auf einen Blick auf die Magnetfelder im Innern der Sonne:
Bisher lassen sich Sonnenstürme erst dann vorhersagen, wenn sich die dazugehörige aktive Region bereits an der Oberfläche der Sonne zeigt. Die dort emittierten Sonnenteilchen bewegen sich jedoch sehr schnell durchs All, sodass die Vorwarnzeit möglicherweise nicht ausreicht, um technischen Infrastruktur zu schützen. Mit ihrer neuen Methode wollen die Forscherin und ihr Team früher im Entstehungsprozess der Sonnenstürme ansetzen. Ziel ist eine Vorhersage, wann und wo kritische aktive Regionen entstehen, bevor sie an der Sonnenoberfläche zu sehen sind. Im Vergleich zu bisherigen Weltraumwettervorhersagen würde dies einen Vorsprung von einigen Tagen bedeuten.
Komplexe Datenmengen
Entscheidend für dieses Vorhaben sind die Magnetfelder im Innern der Sonne, die sich nicht auf direktem Weg beobachten lassen. Das Team setzt deshalb auf spezielle Schwerewellen des Sonnenplasmas, die sich an der Oberfläche der Sonne zeigen und auf die hochdynamischen Magnetfelder im Innern des Sterns schließen lassen. Netzwerke von Sonnenteleskopen auf der Erde und im All zeichnen diese Wellen ständig auf. Die an dem Projekt beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben in den vergangenen Jahren Computermodelle entwickelt, um aus solchen Beobachtungsdaten die Magnetfelder im Innern zu berechnen. Da dafür sehr große und komplexe Datenmengen verarbeitet werden müssen, nutzt das Team unter anderem Hochleistungsrechner am MPS.
„Die Modelle, die wir im Rahmen des neuen Forschungsprojektes entwickeln, sollen die Beobachtungsdaten in Echtzeit verarbeiten und nutzen Methoden des maschinellen Lernens, um Sonnenstürme möglichst früh vorherzusagen“, beschreibt Korpi-Lagg die Vorgehensweise. So soll Open-Source-Software entstehen, die sich in die weltweit bereits bestehende Infrastruktur zur Vorhersage von Weltraumwetter integrieren lässt.
Info MPS Göttingen
Red. FA/-joi