Von Günter Haaf

Auf den ersten Blick scheinen die Beobachtungen von Christoph Clavius und Raymond Davis jr. kaum mehr gemein zu haben, als daß beide irgendwie mit der Sonne zu tun haben. Clavius, ein römischer Astronom, beobachtete am 9. April 1567 eine Sonnenfinsternis, bei der der Mond die Sonnenscheibe nicht völlig bedeckte, sondern einen feinen Ring am Rand freiließ. Davis, ein amerikanischer Physiker, sucht seit 1968 mit dem wohl seltsamsten Teleskop aller Zeiten – einem riesigen Tank voller Reinigungsflüssigkeit tief in einer Goldmine – nach äußerst flüchtigen Teilchen, Neutrinos genannt, die bei den Kernfusionsprozessen im Inneren der Sonne entstehen sollen.

Seit einem Jahr erregt ein möglicher Zusammenhang zwischen Clavius’ und Davis’ Arbeiten die Solarphysiker: Clavius hätte den feinen Sonnenrand nicht sehen dürfen, wenn die Sonne damals so groß gewesen wäre wie heute – und Davis hätte dreimal mehr Neutrinos registrieren müssen, wenn die bisherigen Berechnungen über die Verschmelzung von Wasserstoff- zu Heliumatomen im Sonnenkern korrekt wären. Könnte es denn sein, so spekulieren nun einige Forscher, daß die schrumpfende Sonne und die fehlenden Neutrinos Folgen des gleichen Vorgangs sind – nämlich einer verminderten Energieproduktion im Zentrum der Sonne?

Martin Schwarzschild, theoretischer Physiker an der amerikanischen Princeton-Universität, erläuterte dem US-Fachblatt Physics Today die möglichen Zusammenhänge: Ausgelöst durch einen unbekannten Mechanismus könnte die Temperatur im Sonnenzentrum, in dem die Fusionsprozesse ablaufen, für ein paar hundert Jahre, etwas zu niedrig gewesen sein, um für die von uns beobachtete solare Energieproduktion aufzukommen. Eine um zwanzig Prozent niedrigere Fusionsrate würde zum Beispiel den Neutrinofluß, den Raymond Davis beobachtete, um die Hälfte verringern (Davis registrierte ein Drittel des berechneten Neutrinoflusses).

Eine geringere Energieproduktion hätte auch einen geringeren Strahlungsdruck zur Folge. Das könnte unter Umständen die delikate Balance – das „hydrostatische Gleichgewicht“ – zwischen den nach außen wirkenden Druckkräften (hauptsächlich Gasdruck, aber auch Strahlungsdruck) und der nach innen wirkenden Schwerkraft beeinflussen: Die Sonne würde schrumpfen. Schwarzschild meint, die verminderte Fusionsenergie könnte durch die Kraft ausgeglichen werden, die bei der Schrumpfung der Konvektionszone – der äußeren zehn Prozent des Sonnenkörpers – freigesetzt wird.

Der Princeton-Physiker glaubt freilich, daß solare Zyklen eher durch Veränderungen der Temperaturverteilung in der Konvektionszone ausgelöst werden. Selbst wenn weitere Beobachtungen den Verdacht bestätigen, daß die Sonne schrumpft, hält Schwarzschild eine abgeschwächte Kernfusionsrate oder auch ein Zusammenspiel zwischen Sonnenkern und Konvektionszone für unwahrscheinlich: Die Schrumpfung – nach Berechnungen der amerikanischen Forscher John Eddy und Aram Boornazian mehr als 1500 Kilometer seit 1836 – kann ganz allein eine Folge der Wärmeströme in der Konvektionszone sein.

Auch andere Astrophysiker schreiben die Veränderungen der dynamischen äußeren Sonnenschale zu. So verweist Edward Spiegel von der New Yorker Columbia-Universität auf die vielen, zeitlich verschieden langen Oszillationen der Sonne – Schwingungen, die im Abstand von fünf Minuten, zweieinhalb Stunden oder auch (wie der Sonnenfleckenzyklus) elf Jahren auftreten. Als Ursache vermuten Spiegel und andere theoretische Physiker wechselnde Magnetfelder in der Konvektionszone.