ERC-Starting Grant für Pradeep Chitta
Mit Hilfe von einzigartigen Messdaten und Computersimulationen ist der MPS-Wissenschaftler den unfassbar heißen Temperaturen der Sonnenkorona auf der Spur.
Der Europäische Forschungsrat (ERC) hat Dr. Lakshmi Pradeep Chitta mit einem Starting Grant in Höhe von etwa 1,5 Millionen Euro ausgezeichnet. Der MPS-Wissenschaftler erhält so die Möglichkeit, in den nächsten fünf Jahren einem der großen ungelösten Rätseln der Sonnenforschung nachzugehen: Wie gelingt es unserem Stern, seine äußere Atmosphäre, die Sonnenkorona, auf unvorstellbare Temperaturen von bis zu 10 Millionen Grad Celsius aufzuheizen? Mit einzigartigen Messdaten der ESA-Raumsonde Solar Orbiter und leistungsfähigen Computersimulationen will der 35-Jährige neuen Schwung in die Suche nach der so genannten Koronaheizung bringen. Pradeep Chitta ist einer von insgesamt 397 jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die in diesem Jahr ein ERC Starting Grant erhalten. Beworben hatten sich mehr als 4000.
Bei einer Sonnenfinsternis zeigt sich die Korona der Sonne als eindrucksvoller, schwach schimmernder Strahlenkranz um den verdunkelten Stern. Bei genauerer Betrachtung entpuppt sich die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre als wahrer Hexenkessel: Eingefangen von gewaltigen Magnetfeldern strömt heißes Plasma entlang riesiger, bogenförmiger Bahnen; immer wieder kommt es zu heftigen Ausbrüchen, die Strahlung und Teilchen ins All schleudern. Entsprechend extrem sind auch die Temperaturen in der Korona: Sie liegen bei etwa eine Million Grad Celsius; in manchen der bogenförmigen Plasmaströme können sie gar das Zehnfache erreichen. Wie ist das möglich? Schließlich herrschen an der darunterliegenden, sichtbaren Oberfläche der Sonne vergleichsweise kühle 6000 Grad Celsius – obwohl diese Schicht näher am hitzespendenden Kern der Sonne liegt.
Diese Frage zu beantworten, ist Ziel des Forschungsprojektes von Pradeep Chitta. Forscherinnen und Forscher schauen dafür vor allem auf die bogenförmigen Plasmaflüsse der Korona, die so genannten koronalen Bögen. Diese haben ihren Ursprung an der Sonnenoberfläche und sind somit ein Bindeglied zwischen der Korona und tieferliegenden Schichten der Sonnenatmosphäre. Verschiedene Theorien haben in der Vergangenheit versucht zu erklären, wie das komplexe Wechselspiel von Magnetfeldern und strömendem heißem Plasma an den Fußpunkten der Bögen die Korona mit der notwendigen Energie versorgt. Vollständig gelungen ist dies bisher keiner.
In seinen Arbeiten schlägt Pradeep Chitta nun einen bisher unbeachteten Prozess vor: Der MPS-Forscher untersucht Umbauprozesse in den kleinskaligen, nur einige hundert Kilometer großen magnetischen Strukturen an den Fußpunkten. Wie erste Untersuchungen Pradeep Chittas zeigen, können solche Prozesse die koronalen Bögen aufheizen sowie Teilchen- und Strahlungsausbrüche auslösen.
Um der neuen Theorie weiter nachzugehen und zu beurteilen, welche der verschiedenen Heizprozesse vorherrschen, ist ein ganz besonderer Blick auf die Sonne erforderlich: hochaufgelöst und in mehrere Schichten der Sonnenatmosphäre gleichzeitig. Nur so lassen sich die entscheidenden dynamischen Vorgänge von der Oberfläche der Sonne durch die untere Atmosphäre bis in die Korona nachvollziehen. Entsprechende Messdaten liefert seit Kurzem die ESA-Raumsonde Solar Orbiter, die im Februar 2020 ins All gestartet ist und nach einer fast zweijährigen Anflugphase nun ihren regelmäßigen Messbetrieb aufnimmt. In den nächsten Jahren soll sich der Sonnenspäher auf einen Abstand von 42 Millionen Kilometern an die Sonne heranwagen. Das ist weniger als ein Drittel des Abstandes zwischen Sonne und Erde. Das MPS hat zu insgesamt vier der zehn Messinstrumente an Bord beigetragen.
„Durch Solar Orbiter eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten. Besser als je zuvor werden wir anhand von Messdaten überprüfen können, ob unsere Theorien und Computersimulationen die entscheidenden Prozesse auf der Sonne berücksichtigen“, so Pradeep Chitta. „Dem Verständnis der Koronaheizung können wir so ein gutes Stück näher kommen“, fügt er hinzu.
Dr. Lakshmi Pradeep Chitta hat an der Universität von Hyderabad in Indien Physik studiert. Bereits in seiner Doktorarbeit, die er am Indian Institute of Astrophysics und am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in den USA anfertigte, wandte er sich der Sonnenatmosphäre zu. Seit 2015 forscht Pradeep Chitta am MPS, zeitweise im Rahmen eines Marie Skłodowska-Curie Fellowships des Horizon 2020 Programms der Europäischen Union. 2019 zeichnete die European Solar Physics Division der Europäischen Physikalischen Gesellschaft den Forscher mit dem Early Career Researcher Prize aus und würdigte darin seine bahnbrechenden Arbeiten zur Bedeutung kleinskaliger Magnetfelder in der Photosphäre für die Struktur und Dynamik der Korona.
Der Europäische Forschungsrat vergibt jährlich die renommierten Starting Grants an junge Forscherinnen und Forscher, die noch am Anfang ihrer wissenschaftlichen Laufbahn stehen, aber bereits ein umfassendes, eigenständiges Forschungsprojekt vorschlagen. Von den mehr als 4000 Anträgen, die in der aktuellen Förderrunde eingingen, wurden 397 als exzellent befunden und werden in den nächsten fünf Jahren finanziell unterstützt.
Neben den Starting Grants für Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler vergibt der Europäische Forschungsrat auch regelmäßig Consolidator Grants, Advanced Grants und Synergy Grants, die bereits etablierte Forschende oder Gruppen von Forschenden unterstützen. Das MPS hat bisher acht ERC Grants erhalten.
