Freitag, 9. Dezember 2011

Oft beobachtet, aber wenig registriert: Lichtbrücken

Erwähnt man den Begriff „Lichtbrücken“ wird in aller Regel zunächst an Materiebrücken zwischen Galaxien gedacht, darauf, dass dieses kaum beachtete Phänomen bei Sonnenflecken im Weiß- oder Integrallicht beobachtet werden kann, kommt in der Regel niemand. Und auch unter Sonnenbeobachtern wird das Thema eher etwas zurückhaltend behandelt. Dabei scheinen sie eine wichtige Rolle im Lebenszyklus eines Sonnenflecks zu spielen. Einerseits können sie in die Struktur eines Sonnenflecks eindringen und diesen zerstören, andererseits ist aber auch eine stabilisierende Wirkung gerade bei einpoligen H- und J-Gruppen (nach der Waldmeierklassifikation) zu beobachten. Sie können aber auch als isolierte Inseln mitten im Fleck beobachtet werden, sin dann aber schwer von den umbral dots – helle Flecken im Hofgebiet des Sonnenflecks – zu unterscheiden. Und dann gibt es noch Streamer, die sich wie ein Netzwerk von innen nach außen im Fleck ausbreiten und ihn zerstören. Die Lebensdauer von Lichtbrücken liegt irgendwo zwischen einigen Minuten und ein paar Tagen, wobei nicht ganz klar ist, ob es eine Abhängigkeit vom Lichtbrückentyp gibt oder nicht. Bereits 1932 ist von H. Strebel ein erstes, rein morphologisches Klassifikationsschema entwickelt worden, dem folgte 1977 die Einteilung nach H. Hilbrecht, bei der mehr die zeitliche Entwicklung im Vordergrund stand.

Die Beobachtung von Lichtbrücken ist - bei einer Größe zwischen 1 und 5 Bogensekunden -abhängig von der Teleskopöffnung: Je kleiner das verwendete Fernrohr ist, desto geringer ist die Chance, Lichtbrücken zu sehen, die sich anscheinend bei sehr hoher Vergrößerung auch in A- und B-Gruppen bemerkbar machen. Oder umgekehrt: Je größer das Fernrohr, desto mehr Lichtbrücken sieht man. Bei kleineren Instrumenten kommt hinzu, dass das örtliche Seeing, also die Luftqualität am Beobachtungsort, viele Details in den Flecken verschwinden lässt und damit auch die Sichtbarkeit von Lichtbrücken erschwert. Das Seeing kann aber auch das Vorhandensein von Lichtbrücken vortäuschen, die dann in Momenten ruhiger Luft wie von Geisterhand wieder verschwinden.

Hochauflösende Aufnahmen und visuelle Beobachtungen zeigen hingegen eine erstaunliche Feinstruktur in den Lichtbrücken: Sie wirken wie Supergranulen und weisen eine ähnlich wabenartige Struktur auf, dessen Entstehung noch weitgehend ungeklärt ist. Sicher scheint zu sein, dass hier Plasma, wohl gestützt durch das lokale Magnetfeld, vom Rand aus in den Fleck hineingreift oder auf diesem sitzt. Hα-Aufnahmen zeigen überdies, dass sich die Lichtbrücken viel weiter in die Umgebung des Flecks hinein erstrecken.

Weiter scheint ein Zusammenhang zwischen Fleckentyp und Lichtbrückentyp zu bestehen, welcher ebenfalls noch weitgehend der Aufklärung bedarf. Untersuchungen haben nämlich gezeigt, dass verschiedene Lichtbrückentypen bevorzugt in bestimmten Fleckengruppen auftauchen. A- und B-Gruppen fallend dabei aber völlig raus, weil bislang keine aussagekräftigen Untersuchungen über Vorhandensein und Wirkung von Lichtbrücken bei den penumbralosen Fleckentypen vorliegen. Diese sind auch nur mit großen Instrumenten bei hoher Auflösung – wenn überhaupt – wahrzunehmen. Sie sind naturgemäß noch anfälliger gegen schlechtes Seeing als Lichtbrücken in Flecken mit Penumbren.

Wurde eingangs die Wirkung von Lichtbrücken dahingehend beschrieben, dass sie in engem Zusammenhang mit der Entwicklung von Fleckengruppen stehen und deren Zerstörung bewirken, so bedarf dies der näheren Betrachtung. Es gibt erstaunlicherweise keine Hinweise darauf, dass ihr Auftauchen prinzipiell immer einhergeht mit der Zerstörung des Flecks. Vielmehr scheinen sie in bestimmten Entwicklungsstufen der Fleckengruppe diese zu stabilisieren und tragen zu abgerundeten Formen der Penumbren z. B. in H- und J-Gruppen bei. Lichtbrücken gelten daher heute eher als Hinweis für eine verstärkte magnetische Aktivität innerhalb einer Fleckengruppe, möglicherweise sind sie auch Teil des Magnetfeldes, das den Fleck hervorruft.

Die Entwicklung einer Lichtbrücke innerhalb einer Fleckengruppe erfolgt sowohl von der Umbra, als auch von der Penumbra aus. Hat sich erst einmal ein Lichtbrücken-Filament bzw. eine vollständige Lichtbrücke gebildet, kann die Penumbra vollständig eingeschnürt oder durchtrennt werden, was aber nicht zwangsläufig eine völlige Auflösung des betreffenden Sonnenflecks zur Folge hat. Zwar können die getrennten Teile nicht wieder zusammen gefügt werden, doch existieren sie unbeschadet nebeneinander weiter. Zudem ist das Auftreten von Lichtbrücken offenbar unabhängig von der Waldmeierklasse. In den Klassen A und B scheinen eher „Proto-Lichtbrücken" zu existieren und Einkerbungen in den penumbralosen Flecken hervorzurufen, die mit Teleskopöffnungen ab etwa 100 mm beobachtet werden können. Erst ab Klasse C entwickelt sich dann aus der Einkerbung eine richtige Lichtbrücke. Interessant ist hier die Frage, inwieweit ein Zusammenhang zwischen der Zahl der Lichtbrücken und der Fleckenfläche besteht. Dies wurde nur einmal genauer untersucht, mit dem Ergebnis, dass eine Wahrscheinlichkeit von über 90 % besteht, dass es eine Korrelation zwischen der Fleckenfläche und den Lichtbrücken gibt, aber nicht genau beziffert werden kann. Anscheinend ist aber insofern eine Korrelation zwischen Fleck und Lichtbrücken vorhanden, als das mit ansteigender Aktivität der Sonnenfleckengruppe die Zahl an Lichtbrücken eher stagniert und bei abnehmender Fleckenfläche wieder zurück geht.
Die Beobachtung von Lichtbrücken ist insofern auch heute noch sinnvoll, da es nur wenig fundiertes Beobachtungsmaterial gibt, das signifikante Aussagen über verschiedene, vielfältige Korrelationen zwischen Lichtbrücken und Flecken ermöglicht.

Bisherige Auswertungen im Rahmen der – heute leider nicht mehr existierenden – Arbeitsgruppe Lichtbrücken der VdS-Fachgruppe Sonne ergaben, dass zum Zeitpunkt der maximalen Aktivität einer Fleckengruppe bzw. eines Einzelflecks das Auftreten der Lichtbrückenerscheinungen von Anzahl und Größe am größten ist. Es scheint so, dass in verhältnismäßig jungen Flecken die Lichtbrückenaktivität langsam ansteigt und in alten Flecken wieder abnimmt. Auch wurde beobachtet, dass sich Lichtbrücken im Aktivitätsmaximum der Fleckengruppe eher stabilisierend auf die Struktur auswirken können. Dagegen kann es in jungen oder älteren Flecken bis zur völligen Teilung bzw. Auflösung des Fleckes kommen.

Fazit: Die Beobachtung von Lichtbrücken ist ein ambitioniertes Vorhaben, aber da inzwischen auch größere Optiken für den Sternfreund erschwinglich geworden sind, durchaus machbar.

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