MPS: Solare Geschichtsforschung mit historischen Fotografien

Mit Hilfe historischer Daten blickt Dr. Theodosios Chatzistergos vom MPS zurück in die Vergangenheit unseres Sterns. Dafür erhält er eine bedeutende Auszeichnung. Eine Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung 14. Juni 2022.

Dr. Theodosios Chatzistergos. (Bild: E. Asvestari)

14. Juni 2022 – Das Scientific Committee on Solar-Terrestrial Physics (SCOSTEP), ein Gremium des internationalen Wissenschaftsrats (ISC), hat Dr. Theodosios Chatzistergos vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) mit dem diesjährigen Distinguished Young Scientist Award ausgezeichnet. Mit diesem Preis würdigt das Gremium die Beiträge des jungen Forschers zur Rekonstruktion vergangener Aktivitäts- und Helligkeitsschwankungen der Sonne. Dr. Chatzistergos ist es unter anderem gelungen, mehr als 100 Jahre alte, historische Beobachtungen so genannter Sonnenfackeln, besonders heller Gebiete auf der Sonne, zu diesem Zweck nutzbar zu machen. Die Ergebnisse Chatzistergos’ helfen zu verstehen, wie stark die Aktivität und die Helligkeit der Sonne in vergangenen Zeiten variiert hat – und ob dies das Klima auf der Erde beeinflusste.

Um den Einfluss der Sonne auf das irdische Klima zu verstehen, braucht es mehr als eine Momentaufnahme. Vielmehr ist es nötig, soweit wie möglich zurückzuschauen – sowohl auf die Klimaveränderungen, die sich auf der Erde vollzogen haben, als auch auf die wechselhafte Aktivität der Sonne. Allerdings ist solare „Geschichtsforschung“ dieser Art knifflig: Die entscheidende Größe, die Intensität der Sonnenstrahlung, die außerhalb der Erdatmosphäre auftrifft, kann erst seit 1978 mit Hilfe von Satelliten gemessen werden.

Zum Glück offenbart sich die Aktivität unseres Sterns auf vielfältige Weise. Ursächlich für die Schwankungen der Strahlungsintensität ist ein ständiges Entstehen und Verschwinden dunkler und heller Bereiche, genannt Sonnenflecken und -fackeln, auf der sichtbaren Oberfläche der Sonne. Beide Phänomene werden vom dynamischen Magnetfeld der Sonne angetrieben und treten häufig auf, wenn die Sonnenaktivität hoch ist; in Zeiten geringer Aktivität kommen sie deutlich seltener vor. Die dunklen Sonnenflecke sind mit einfachen optischen Hilfsmitteln von der Erde aus erkennbar; ihre Anzahl zeichnen Astronominnen und Astronomen seit 1609 auf. Die Sonnenfackeln hingegen lassen sich schwerer greifen. Ihren Einfluss auf Schwankungen der Strahlungsintensität der Sonne detailliert und über einen möglichst langen Zeitraum zu berücksichtigen, ist Ziel der Arbeiten von Dr. Theodosios Chatzistergos.

Von Flecken und Fackeln
Sonnenflecken und -fackeln zeigen sich oft in enger zeitlicher und räumlicher Nachbarschaft. In bisherigen Rechnungen wurde deshalb oft angenommen, dass sich aus historischen Aufzeichnungen von Sonnenflecken auf die Anzahl und Fläche der Sonnenfackeln schließen lässt. „In perfektem Gleichtakt verläuft das Zusammenspiel von Sonnenflecken und Sonnenfackeln jedoch nicht“, gibt Chatzistergos zu bedenken. Deutlich genauere Informationen zum Auftreten von Sonnenfackeln liefern Aufnahmen der Sonne, bei denen violettes Licht einer speziellen Wellenlänge betrachtet wird. Es wird von ionisierten Kalzium-Ionen in den besonders heißen Regionen oberhalb der Sonnenfackeln emittiert. Messungen dieser Art gibt es seit 1892, allerdings nicht durchgängig von ein und demselben Observatorium.

Aus historischen Fotografien der Sonne wie diesen konnte Theodosios Chatzistergos erstmals ein Archiv der Sonnenaktivität erstellen, das auf Beobachtungen von Sonnenfackeln beruht und das gesamte 20. Jahrhundert umfasst. Das linke Bild wurde am 11. Juni 1935 in Kyoto (Japan) aufgenommen, das rechte am 1. Januar 1969 in Catania (Italien). (Bild: MPS (T. Chatzistergos))

Chatzistergos ist es gelungen, die verschiedenen Sonnenfackel-Datensätze aus fast allen Regionen der Erde zu sammeln und zu vereinen und so erstmals als langfristiges Archiv solarer Aktivität nutzbar zu machen. Entstanden ist ein Datenschatz, der das Verhalten der Sonne über das gesamte 20. Jahrhundert abbildet. Aus Daten dieser Art lassen sich die Magnetfelder an der Oberfläche der Sonne und daraus die Intensitätsschwankungen der Sonne berechnen. Wie der Forscher bereits zeigen konnte, stimmen diese Berechnungen für die vergangenen Jahrzehnte gut mit den tatsächlich im Weltraum gemessenen Intensitätsschwankungen überein.

Dr. Theodosios Chatzistergos hat an der National and Kapodistrian University in Athen (Griechenland) und an der Queen Mary University in London (England) Astronomie und Astrophysik studiert und sich in seiner Abschlussarbeit mit den Monden und Ringen des Saturns beschäftigt. Während seiner Promotion am MPS, die er 2017 abschloss, wandte er sich der Sonnen und speziell der Rekonstruktion ihrer historischen Helligkeitsschwankungen zu. Nach einem zweijährigen Forschungsaufenthalt am INAF Osservatorio Astronomico die Roma (Italien), forscht Dr. Chatzistergos seit Mitte 2020 wieder am MPS.

SCOSTEP (Scientific Committee on Solar-Terrestrial Physics) ist ein Gremium des internationalen Wissenschaftsrates, des weltweit größten Dachverbands nationaler und internationaler Wissenschaftsvereinigungen. SCOSTEP bringt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unterschiedlichster Disziplinen zusammen, die die Beziehung zwischen Sonne und Erde erforschen. Alle zwei Jahre verleiht das Gremium den SCOSTEP Distinguished Young Scientist Award an eine Nachwuchswissenschaftlerin oder einen Nachwuchswissenschaftler für bedeutende Beträge zu diesem Forschungsfeld.

SCOSTEP Distinguished Young Scientist Award Seminar
Dr. Theodosios Chatzistergos berichtet von seinen Forschungsergebnissen am Donnerstag, 16. Juni, um 14 Uhr (MESZ) im Rahmen des SCOSTEP Distinguished Young Scientist Award Seminar.

Zur Teilnahme ist eine Anmeldung unter https://us02web.zoom.us/webinar/register/WN_cI80a-8VSxmZOL6YxyUiyw erforderlich.

Der Vortrag wird aufgezeichnet und später unter https://scostep.org/ zur Verfügung gestellt.

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