Robert Klatt
Die Sonne ist keine perfekte Kugel, sondern hat eine abgeplattete Oberfläche, die sich periodisch verändert. Welche Faktoren die Form des Sterns beeinflussen, hat eine Studie nun analysiert.
Nizza (Frankreich). Die innere Zusammensetzung sowie die Rotation und Gravitation sorgen dafür, dass die meisten Planeten und Sterne keine perfekte Kugelform haben. Manchmal, wie etwa beim Exoplaneten WASP-103b, der einem Rugbyball ähnelt, wird die Form zudem durch die Gravitation weiterer Himmelskörper verändert. Auch die Erde ist keine perfekte Kugel, weil die Fliehkraft ihrer Eigendrehung sie am Äquator dicker als an den Polen macht. Der Planet ist also leicht abgeplattet.
Astronomen des Observatoire de la Côte d’Azur haben nun die Oberflächenform der Sonne genauer untersucht. Weil die Sonne von ein Plasmaball mit einer Vielzahl dynamischer Strömungen ist, verändert sich die Massenverteilung, Oberfläche und Form des Sterns permanent. Zudem rotiert die Sonne nicht einheitlich. Das Plasma am Äquator rotiert schneller als an den Polen und das Sonneninnere dreht sich schneller als die Oberfläche. In der Astronomie gilt es daher als komplex, Abweichungen der Kugelform bei der Sonne genau zu bestimmen.
Die Wissenschaft konnte bisher nur Näherungswerte für die Abflachung der Sonne auf Basis von Modellrechnungen ermitteln. Der gravitative Moment J2 (Quadrupol-Moment) , also der Abflachungswert des Sterns, liegt demnach bei etwa 0,2 Millionsteln. Der Sonnendurchmesser am Äquator ist also zwölf Kilometer länger als der über die Pole gemessene Durchmesser. Dies belegen auch Messdaten der Merkursonde Messenger.
Eine im Astrophysical Journal publizierte Studie zeigt nun, dass die Abflachung der Sonne nicht konstant ist, sondern periodisch schwankt. Als Basis der Studie dienten die letzten 13 Sonnenzyklen, die die Forscher in ein Modell für das gravitative Moment des Sterns integriert haben. Sie konnten so die zeitliche Veränderungen des Quadrupol-Moments J2 untersuchen.
Die dabei ermittelten J2-Wert sind im Mittel mit dem bekannten Referenzwert identisch, unterliegen aber periodischen Schwankungen. Als Beispiel nennen die Forscher einen 89 Jahre andauernden Zyklus, der dem Gleissberg-Zyklus folgt. Es handelt sich beim Gleissberg-Zyklus eine natürliche Schwankung der Sonnenaktivität, die acht elfjährige Sonnenzyklen umfasst.
„Es ist der erste Beleg für eine Oszillation von J2 im Bereich dieses Gleissberg-Zykus.“
Die Forscher stellten zudem fest, dass die Veränderungen der Form der Sonne während des elfjährigen Aktivitätszyklus noch deutlicher sind. Befindet sich die solare Aktivität auf ihrem Minimum, liegt das gravitative Moment der Sonne auf dem Referenzwert. Nimmt die Aktivität der Sonne wieder zu, steigt auch der J2-Wert leicht an. Bei Phasen um das solare Maximum liegt der J2-Wert im Mittel unter dem Referenzwert und nimmt mit der zunehmenden Anzahl der Sonnenflecken weiter an.
„Demnach hat das solare Quadrupol-Moment bei kleinen Sonnenfleckenzahlen einen positiven Trend, bei hohen Sonnenfleckenzahlen von 80 bis 250 dagegen einen negativen.“
Astrophysical Journal, doi: 10.3847/1538-4357/aca8a4
