Abplattung der Sonne ist überraschend konstant

Pukalani (Hawaii) – Der Durchmesser der Sonne ist an den Polen gerade einmal zehn Kilometer kleiner als am Äquator – und diese geringe Abplattung ändert sich nicht im Verlauf des elfjährigen Sonnenfleckenzyklus. Das zeigt die bislang genaueste Vermessung der Größe unseres Zentralgestirns mithilfe des amerikanischen Solar Dynamics Observatory (SDO), eines im Weltall stationierten Spezialteleskops. Die Sonne ist knapp 1,4 Millionen Kilometer groß, die Abplattung beträgt also nur etwa 1/133.000 des Durchmessers. Dieser Wert ist kleiner als bislang vermutet – und auch die Unabhängigkeit der Abplattung von der Sonnenaktivität ist für die Forscher eine Überraschung.

„Die genaue Form der Sonne konnte bislang nicht überzeugend bestimmt werden – trotz eines halben Jahrhunderts moderner photoelektrischer Messungen“, stellen Jeffrey Kuhn von der University of Hawaii und seine Kollegen im Fachblatt „Science“ fest. Grund dafür ist, dass die Abweichung von der Kugelform im Bereich von zehn Millibogensekunden liegt – eine Bogensekunde ist der 3600ste Teil eines Winkelgrads. Das lag bislang jenseits der Messgenauigkeit selbst für Teleskope im Weltall. Bisherige Versuche, die Abplattung der Sonne zu messen, haben denn auch signifikant unterschiedliche Ergebnisse geliefert. Und diese Unterschiede galten als Indiz für eine Variation der Abplattung in Abhängigkeit von der Aktivität der Sonne.

Selbst das bislang beste Sonnenobservatorium, das in einer geostationären Umlaufbahn stationierte SDO, weist Abbildungsfehler auf, die um das 20-fache größer sind als die Sonnenabplattung. Kuhn und seine Kollegen haben dieses Problem mit einem Trick gelöst: Sie lassen den Satelliten zwischen den Aufnahmen rotieren. „Das Sonnenbild dreht sich dadurch, während die Bildfehler unverändert bleiben“, so die Forscher. Auf diese Weise konnte das Team die Verzerrungen eliminieren und auf eine halbe Millibogensekunde genaue Ergebnisse erzielen: Der Sonnendurchmesser ist demnach an den Polen um 14,4 Millibogensekunden kleiner als am Äquator, entsprechend 10,4 Kilometern.

Kuhn und sein Team haben diese Messungen zwei Jahre lang durchgeführt, vom letzten Minimum der Sonnenaktivität bis in den Anstieg zum kommenden, für das Jahr 2013 erwartete Aktivitätsmaximum hinein. Die Beobachtungen zeigen im Verlauf dieser Zeit keine nachweisbare Änderung der Abplattung. „Unsere Ergebnisse sind konsistent mit einem konstanten Radius der Sonne“, so die Forscher. Dies sei auch in Übereinstimmung mit helioseismologischen Untersuchungen, die zeigen, dass die Sonnenaktivität die innere Rotation der Sonne nicht signifikant beeinflusst.

Der von Kuhn und seinen Kollegen gefundene Wert der Abplattung ist etwas geringer als theoretische Vorhersagen. Hier müssen die Modelle vom inneren Aufbau unseres Zentralgestirns offenbar nachgebessert werden. Eine mögliche Erklärung sei, so die Forscher, dass die äußeren Schichten der Sonne geringfügig langsamer rotieren als bislang angenommen