Flares – wenn Sterne spucken

Flares, nicht zu verwechseln mit Novae, sind spontane kurzanhaltende Helligkeitsausbrüche. Innerhalb von einigen Minuten oder wenigen Stunden Länge steigert sich die Helligkeit um den Faktor 100, 1000, 10 000, und manchmal noch mehr. Nicht nur bei fremden Sternen tritt sowas auf, auch bei der Sonne im minimalen Maß. Dabei setzen sie in der Zeit auch mit der Helligkeit rückgekoppelt dementsprechend viel Energie frei. Bei dem Vorgang könnte unter einem großen Flare auch die Lebensfreundlichkeit von Planeten ausgelöscht werden. Dabei gilt, dass Rote Zwerge und auch Braune Zwerge, die kleinsten Sterne, die es gibt, am stärksten dafür anfällig sind. Die Sonne ist am obersten Rand zum Roten Zwerg.

Was sind Novae, was sind Flares?

Novae

Novae sind Helligkeitsausbrüche in einem Doppelsternsystem. Sie entstehen bei einer explosiven Zündung der Fusion an der Oberfläche von weißen Zwergen. Novas sind dabei keine Veränderliche, wie etwa LBV-Sterne, oder Zwergnovae, sowie Supernovae. So war die „Nova Monocerotis 2002“ um V838 Mon keine Nova, sondern vermutlich eher eine „Merger-Nova“. Obwohl Novae ebenso schnell verschwinden wie Supernovae. Dabei gibt es sechs verschiedene Arten von Novae:

• NA: Die Klassischen Novae sind sehr schnelle bis mittelschnelle Novae mit einer Abnahme der Helligkeit von 3 Größenordnungen innerhalb von 100 oder weniger Tagen.
• NB: langsame Novae mit einer nur langsamen Helligkeitsabnahme. Abnahme der Helligkeit von 3 Größenordnungen innerhalb von etwa 150 Tagen und mehr.
• NC: sehr langsame Novae; auch symbiotische Novae genannt verbleiben mehrere Jahre im Maximum und ihre Helligkeit verblasst ebenfalls nur innerhalb von ein paar Jahrzehnten.
• NR: Novae, die im historischen Zeitraum mehrmals ausgebrochen sind. Der Fachbegriff ist rekurrierende Novae.
• NL: Objekte, die Novae ähneln, aber durch ihre Helligkeitsänderungen, Entfernung, oder spektralen Eigenschaften bislang nur ungenügend erforscht wurden.
• N: Novae, die sich nicht in eine Gruppe einordnen lassen.

Es gibt immerhin 400 bekannte Novae. Mit Novae lassen sich die Distanz von Galaxien auch außerhalb der lokalen Gruppe präzise bestimmen.

Flares

Allgemeinhin sind Flares sind alle Arten von stark ansteigende und auch wieder abklingende Leuchterscheinungen. So könnte man ein aufblitzendes Flugzeug, welches von der Sonne angestrahlt wird, als Flare bezeichnen.

Bei Flares von Sternen oder von der Sonne handeln es sich allerdings um Strahlungsausbrüche nahe der Photosphäre des betreffenden Sterns. Dabei wird verstärkt Strahlung beobachtet, im gesamtem EM-Spektrum gibt es Ausschläge, auch hochenergetische Partikel wie Elektronen, Protonen und Alpha-Kerne.

Die Sonne durchlebt einen elfjährigen Aktivitätszyklus von Sonnenflecken und sonstigen Erscheinungen. Dabei gibt es bei Sonnenflecken magnetische Anomalien, sie können Massen aus der Sonne in die magnetischen Feldlinien über der Protuberanz lenken. Das nennt man auch Plasma-Magnetfeldbögen. Manchmal steigen sie auch auf und werden „rausgedrückt“. Dann werden Massen aus der Sonne bewegt und stark beschleunigt. Das nennt man einen koronalen Massenauswurf (CME). Das steigert die Intensität der von der Sonne ausgehenden Röntgen- und Gammastrahlung und führt zu erhöhten Strahlungswerten in den Van-Allen-Gürteln und in der Ionosphäre. Polarlichter (Rekombinationsleuchten) werden noch in den mittleren Breiten stark sichtbar sein. Das Schlimmste aber ist, dass elektrische Systeme überlastet werden. Sie fangen Feuer, explodieren, oder mögen nicht mehr angehen.

Die Flares entstehen, wenn das Magnetfeld des jeweiligen Sterns unstabil wird und Plasmastränge freigeben kann. Während dem Flare werden bis zu mehrere Prozent Energien zusätzlich frei, die der Stern sonst freiwerden lässt. Eruptionen treten bei der Sonne stündlich auf, bloß sind sie um viele Größenordnungen schwächer, als sie von den hier beschriebenen Flares sind.

Sind Flares eine Bedrohung?

Sogenannte Superflares auf Roten Zwerge können bis zu eine Millionen Mal intensiver werden. Sie können bei Energien von 10³⁰ Joule erdähnliche Planeten dessen Ozonschicht zerstören und mit der wirklich hohen Energie dann die Lebewesen auf den Planten zerstören. Da solche Superflares selbst bei sonnenähnlichen Sternen beobachtet wurde, welche auch ähnliche relevante Parameter besitzt, könnte auch die Sonne solche Superflares hervorbringen. Superflares mit z.B. 10²⁷ J in einer Stunde sollen bei der Sonne etwa alle 800 Jahre auftreten. So ist die Chance, dass es in einem Jahr mit gewöhnlicher Aktivität passiert, bei gerade mal wenig mehr als 0,1 %. Superflares mit 10²⁸ J in einer Stunde treten etwa alle 5 000 Jahre auf. Die Chance innerhalb eines gewöhnlichen Jahrs bei der Sonne beträgt somit 0,02 %. J ist die Einheit für Energie, so ist sie gleichbedeutend mit Nm (Newtonmeter), Ws (Wattsekunde), oder VAs (Voltamperesekunde), oder mit kg × m²/s². So ist damit gemeint, dass wir 1 J brauchen, um z.B. 1 N (Newton) (kg × m/ s²) einen Meter (m) hochzuheben. Auf der Erde entspricht 1 N Gewichtskraft fast genau 0,102 kg, dass entspricht vielleicht einer Tafel Schokolade.

Rote Zwerge, Killerzwerge?

Gerade von Roten Zwergen ist es bekannt, dass sie öfters mal einen ablassen müssen. Auf Dauer schadet es den eigentlich vielleicht sogar habitablen Supererden und lässt auf der Oberfläche eine intensivere Strahlung, etwa UV-Strahlung zu. Das ist besonders für komplexere Organismen und Molekülstrukturen gefährlich. So galt Proxima b lange Zeit als möglicherweise lebensfreundlich. Am 24. März 2017 könnte möglicherweise Leben auf Proxima b zerstört worden sein. Dort wurde bei Messungen zufällig ein Superflare von etwa 10²⁵ J/h oder etwa 2,8 × 10²¹ W entdeckt. Entdeckt wurde der Flare nach einer Revision von den Daten von G. Anglada et al., der eigentlich Staubringe um Proxima nachweisen wollte.

Auch habe ich von einem kürzlichen Fall zu berichten. XMM-Newton, ESAs Röntgenobservatorium fing Röntgenstrahlung von einem Braunen Zwerg der Spektralklasse L auf. Der Braune Zwerg ist etwa 783 Lichtjahre weit weg. Nur in wenigen Minuten, gab er mehr zehnmal mehr Energie frei, als die energetischsten Flares der Sonne. Die Wissenschaftler, die diese Entdeckungen veröffentlichten, haben nicht damit gerechnet, dass das Magnetfeld von Braunen Zwergen der L-Klasse so viel Energie innehaben kann. Seine Bezeichnung ist 3XMM J033158.9-273925 und hat typisch für die L-Klasse eine effektive Oberflächentemperatur von etwa 2 100 Kelvin und strahlt demnach hauptsächlich im Infraroten. Im Vergleich, die Sonne hat eine effektive Oberflächentemperatur von etwa 5 780 Kelvin.

Quellen:
https://abenteuer-astronomie.de/proximas-missverstaendnis-reingelegt-von-einem-flare/
http://www.sci-news.com/astronomy/xmm-newton-x-ray-superflare-ultracool-dwarf-08159.html
https://lexikon.astronomie.info/keywords/Flares.html
https://de.wikipedia.org/wiki/Protuberanz
https://de.wikipedia.org/wiki/Joule
https://de.wikipedia.org/wiki/Superflare
https://de.wikipedia.org/wiki/Sonneneruption