Forscher der University of California, Santa Cruz (UC Santa Cruz), haben im September 2025 wegweisende, selbsterhaltende Modelle der Sonneninneren entwickelt. Diese Modelle integrieren die Dynamik, die zur Entstehung der Tachocline führt – einer entscheidenden Schicht, die die magnetischen Eigenschaften der Sonne maßgeblich beeinflusst. Die Tachocline, angesiedelt zwischen der Strahlungs- und der Konvektionszone, gilt als treibende Kraft hinter solaren Phänomenen wie Flares und koronale Massenauswürfe.
Eine präzise Modellierung dieser Schicht ist unerlässlich, um die Sonnenaktivität vorherzusagen, die Auswirkungen auf Stromnetze und Satellitenkommunikation auf der Erde haben kann. Durch den Einsatz des Supercomputers Pleiades von NASA gelang es dem Team der UC Santa Cruz, eine Tachocline spontan ohne explizite Programmierung zu erzeugen. Dieser Durchbruch erweitert das Verständnis der Mechanismen, die das Magnetfeld der Sonne erzeugen.
Die Forschung ist Teil des COFFIES DRIVE Science Centers, einer Kollaboration, die sich auf den solaren Dynamo-Prozess konzentriert. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht. Das Verständnis der Tachocline eröffnet Einblicke in die magnetischen Eigenschaften anderer Sterne, was entscheidend für die Bewertung der Bewohnbarkeit von Exoplaneten ist. Loren Matilsky, Hauptautor der Studie, betonte die breiteren Implikationen: „Wir lernen viel über die Dynamik unserer Sonne und lernen dabei auch, wie dies bei anderen Sternen funktioniert.“
Die Tachocline ist eine extrem dünne Übergangsschicht, die die nahezu einheitliche Rotation der inneren Strahlungszone von der differentiellen Rotation der äußeren Konvektionszone trennt. Wissenschaftler vermuten, dass diese Schicht eine Schlüsselrolle im solaren Dynamo spielt, dem Prozess, der die magnetischen Felder der Sonne erzeugt und aufrechterhält. Die genaue Entstehung und Beibehaltung der Dünnheit der Tachocline ist seit ihrer Entdeckung im Jahr 1992 ein Rätsel, da Diffusionsprozesse dazu neigen, die differentielle Rotation tiefer in die Strahlungszone zu tragen.
Die jüngsten Simulationen deuten darauf hin, dass die magnetischen Kräfte, die vom Dynamo in der Konvektionszone erzeugt werden, entscheidend für die Aufrechterhaltung der Dünnheit der Tachocline sind. Dies deutet auf eine Synergie hin, bei der die Tachocline den Dynamo-Prozess antreibt und im Gegenzug das Magnetfeld des Dynamos die Existenz der Tachocline ermöglicht. Die Auswirkungen von Sonnenaktivitäten wie Flares und koronale Massenauswürfe (CMEs) auf die Erde sind vielfältig.
Starke Flares können Funkkommunikation stören und Satelliten beeinträchtigen. CMEs können geomagnetische Stürme auslösen, die zu Stromausfällen und Polarlichtern führen können. Ein bemerkenswertes Beispiel ist der Vorfall von 1989, bei dem ein geomagnetischer Sturm die Provinz Quebec in Kanada für 12 Stunden ohne Strom setzte. Diese Ereignisse unterstreichen die Notwendigkeit präziser Modelle zur Vorhersage von Weltraumwetterereignissen, um kritische Infrastrukturen auf der Erde zu schützen.