Die leistungsstärkste Sonnenkamera des DKIST-Observatoriums jetzt live

Erkundung der Sonne mit Nahbereichs‑Astronomie

Astronomie ist eine Wissenschaft, die sich oft auf sehr entfernte und fremdartige Himmelsobjekte konzentriert, von strahlenden Pulsaren und ominösen Schwarzen Löchern bis zu abstrakten Darstellungen der Hintergrundstrahlung, die beim Urknall entstanden ist. Manchmal richtet sie den Blick näher nach Hause und untersucht die noch nicht so gut verstandenen nahen Planeten.

Quelle: ESO

Viel seltener denken wir darüber nach, wie wenig wir über einen sehr wichtigen Stern wissen, unsere eigene Sonne. Wir müssen noch die Aktivitätszyklen verstehen, die sie durchläuft, sowie das, was sie uns über andere Sterne verraten kann. Als der der Erde am nächsten gelegene Stern liefert sie viel detailliertere und genauere Daten als jeder andere Stern, den wir beobachten können.

Das ist die Aufgabe des Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST), einer Einrichtung am Haleakala‑Observatorium auf der hawaiianischen Insel Maui, früher bekannt als Advanced Technology Solar Telescope (ATST).

DKIST hat kürzlich ein umfangreiches Upgrade seines Bildgebungssystems durchlaufen, das zehn Jahre in der Entwicklung war. Es könnte ein tieferes Verständnis der Sonne ermöglichen und möglicherweise vor den Gefahren von Sonnenstürmen für unsere empfindlichen menschlichen elektrischen und elektronischen Systeme warnen.

Eine kurze Geschichte der Sonnenbeobachtungen und Durchbrüche

Seit den ersten Entdeckungen von Sonnenflecken im Jahr 1611 haben Astronomen nach und nach mehr über den Stern, um den die Erde kreist, gelernt.

Zum Beispiel stellten sie fest, dass die Sonnenfleckenzahlen, die heute als Indikator für die magnetische Aktivität der Sonne gelten, um ein zyklisches Muster schwanken, aber dass sie über Jahrzehnte hinweg aus unbekannten Gründen unterbrochen werden können.

Quelle: NASA

Weitere Fortschritte wurden mit der Erfindung der Spektroskopie im 19.^ten Jahrhundert erzielt, einer Technik, die es ermöglicht, spezifische Elemente im Sonnenlicht zu erkennen und damit seine atomare Zusammensetzung zu enthüllen.

Quelle: NASA

Im Jahr 1859 erkannten wir, dass die Sonne die Erde über Beleuchtung und Wettermuster hinaus beeinflussen kann, mit dem Carrington‑Ereignis. Benannt nach Richard Carrington, einem englischen Astronomen, der einen massiven Sonnensturm beobachtete; 17 Stunden später führte dies dazu, dass Telegrafensysteme in der westlichen Welt ausfielen und in Brand gerieten, wobei manche Betreiber elektrische Schocks erlitten.

Dieser starke Effekt auf elektrische Systeme war auf den geomagnetischen Sturm zurückzuführen, der mit einer enormen koronalen Massenauswurf (CME) einherging, bei dem geladene Teilchen der Sonne in einer explosiven Explosion ausgeworfen werden und leistungsstarke elektrische Ströme sowie Polarlichter erzeugen.

Quelle: Ars Technica

Die magnetische Natur der Sonne wurde 1908 von dem amerikanischen Astronomen George Ellery Hale bestätigt, der feststellte, dass Sonnenflecken magnetische Felder besitzen, die über tausendmal stärker sind als die der Erde.

1931 erfand der französische Astronom Bernard Lyot das Koronagraph, ein Teleskop, das künstlich eine Sonnenfinsternis nachahmt, indem es das Licht der hellen Sonnenoberfläche blockiert, was eine bessere Untersuchung der Sonnenatmosphäre ermöglicht.

1976 wurde die Helios‑Mission die erste Sonde, die der Sonne näher kam als die Umlaufbahn des Merkurs, gefolgt von der Parker‑Sonde 2018, die „nur“ 3,8 Millionen Meilen von der Sonne entfernt mit 430.000 Meilen pro Stunde reiste. 2020 wurde der Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) in eine polare Umlaufbahn gebracht und machte das allererste Bild der Sonnen‑Nord‑ und Südpolen.

Warum Sonnenastronomie für Erde und Weltraum entscheidend ist

Aus rein intellektueller Sicht kann ein besseres Verständnis der Sonne unser Verständnis des Universums radikal verbessern, indem es deutlich macht, wie genau dieser Stern funktioniert, und damit, per Transfer, jeder andere Stern im Universum. Und das allein kann schon ein ausreichender Grund sein, diese Art von wissenschaftlicher Anstrengung zu fördern.

Aber das könnte auch viele praktische Ergebnisse haben. Da die Menschheit zunehmend zu einer weltraumfahrenden Zivilisation wird, insbesondere dank superschwerer Raketen wie SpaceX’ (SPCX ) Starship, kann ein besseres Verständnis der Sonnenaktivität für zukünftige Missionen ins tiefe All zum Mars oder darüber hinaus entscheidend werden, da unerwartete Sonnenstürme gefährlich sein könnten.

Solche Sonnenstürme könnten auch auf der Erde sehr störend sein, wenn sie stark genug sind. Nichts deutet darauf hin, dass das Carrington‑Ereignis ein besonders seltenes Phänomen war. Da wir heute auf viel mehr elektrische Systeme angewiesen sind als zur Zeit des Telegraphen, könnte ein solcher Sturm die moderne Zivilisation verwüsten. Ein fundiertes Verständnis der Sonnenaktivität könnte zumindest helfen, sich vorzubereiten und die Risiken eines erneuten Auftretens besser einzuschätzen.

„Wenn kraftvolle Sonnenstürme die Erde treffen, beeinträchtigen sie kritische Infrastrukturen weltweit und im Weltraum. Hochauflösende Beobachtungen der Sonne sind notwendig, um Vorhersagen solcher schädlichen Stürme zu verbessern.“

Carrie Black – NSF‑Programmdirektorin für das NSF National Solar Observatory.

Neben geomagnetischen Risiken wurden Änderungen der Sonnenaktivität mit radikalen Klimaveränderungen in Verbindung gebracht, insbesondere mit der „Mini‑Eiszeit“ des späten 18.^ten Jahrhunderts, als die Seine in Paris zufror. Eine präzise Vorhersage des langfristigen Sonnenzyklus könnte unser Klimamodell stark verbessern und uns helfen, besser zu verstehen, wie die Sonne den Klimawandel beeinflussen kann, zum Guten oder zum Schlechten.

Schließlich treibt ein solches Projekt im Allgemeinen die Grenzen von Wissenschaft und Ingenieurwesen voran, wie wir sie kennen. Es führt häufig zur Entwicklung neuer Materialien, neuer Software und insgesamt neuer Technologien, die in anderen Anwendungen Einzug finden könnten. Zum Beispiel war der Teilchenbeschleuniger von CERN maßgeblich an der Erfindung des frühen Internets beteiligt.

Was ist das Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST)?

Das Daniel K. Inouye Solar Telescope ist das weltweit größte Solarteleskop mit einer 4‑Meter‑Öffnung und beobachtet die Sonne im sichtbaren bis nahinfraroten Wellenlängenbereich.

Es ist Teil des National Solar Observatory (NSO), umfasst über 1.000 Wissenschaftler und 10 verschiedene Teleskope.

Diese großen Abmessungen ermöglichen dem Teleskop eine viel höhere Bildauflösung. Außerdem sammelt es genug Photonen von der Sonne, um genaue Polarimetrie‑Messungen durchzuführen (mehr zu dieser Technik weiter unten).

Zu den weiteren wichtigen Fähigkeiten des Teleskops gehört die gleichzeitige Erfassung von nahen Ultraviolett‑ und Infrarotwellenlängen, was die Erstellung eines 3‑D‑Modells der Sonnenatmosphäre ermöglicht. Es nimmt zudem sehr schnell Bilder auf, sodass dieses Modell die sich ändernde Dynamik der Sonnenatmosphäre erfassen und indirekt ihre magnetischen Felder messen kann.

Das Teleskop ist seit 2022 aktiv und wird nach und nach mit zusätzlichen wissenschaftlichen Instrumenten ausgestattet, um das gesammelte Sonnenlicht zu analysieren.

Der Standort auf Hawaii wurde wegen der Kombination aus vielen klaren Himmelstagen pro Jahr und niedrigen Luftverschmutzungswerten mitten im Pazifik gewählt.

Im Inneren des DKIST‑Teleskops: Komponenten und Fähigkeiten

Der Standort des Teleskops ist ein recht großer Komplex mit mehrstöckigen Gebäuden, die mit dem Observatorium verbunden sind.

Quelle: National Solar Observatory – NSO

Das Teleskop selbst ist auf einer komplexen Mechanik montiert, die ultra‑präzise Steuerungen seiner Bewegung und stabile Beobachtungen ermöglicht. Es enthält alle Lager, Steuerungen, Antriebe und Geräte, die zum Ausrichten, Verfolgen und Schwenken dieser Optiken und Instrumente während der wissenschaftlichen Operationen verwendet werden.

Quelle: National Solar Observatory – NSO

Es trägt den 4,2‑Meter‑ (165‑Zoll‑) Primärspiegel, der das Kernstück des Teleskops bildet. Er besteht aus fortschrittlichem Zerodur‑Glas, einem speziellen Glaskeramik‑Material, das von der Firma Schott hergestellt wird. Der Spiegel ist auf eine Oberflächenrauheit von 2 Nanometern poliert. Er wird durch eine strenge Temperaturkontrolle sowie thermischen Schutz unterstützt.

Quelle: National Solar Observatory – NSO

Die Top End Optical Assembly (TOE) dient dazu, das empfangene Licht und die Instrumente vor unerwünschten Störungen zu schützen, zum Beispiel vor Hitze und reflektiertem Licht.

Quelle: National Solar Observatory – NSO

Das von der Sonne empfangene Licht wird dann zurückreflektiert und an mehrere optische Instrumente weitergeleitet, insbesondere an Coudé‑Spektrographen.

Quelle: National Solar Observatory – NSO

Fortschrittliche Bildgebung mit dem Visible Tunable Filtergraph (VTF)

Dies ist das 5.^te Instrument, das an das DKIST angeschlossen ist, und das wichtigste. Es ermöglicht eine extrem detaillierte Analyse des vom Teleskop erfassten Sonnenlichts.

Damit sollten die Wissenschaftler die Fließgeschwindigkeit des Sonnenplasmas und die Magnetfeldstärke an der sichtbaren Oberfläche der Sonne sowie in den direkt darüber liegenden Gasschichten bestimmen können.

Der VTF erreichte im April 2025 das „First Light“, und erzeugte ein beeindruckendes Bild eines Sonnenflecks, der größer als das kontinentale USA ist, wobei das gesamte Bild eine Fläche von 25.000 Kilometern mal 25.000 Kilometern (15.500 Meilen) abdeckt.

Quelle: NSO

In späteren wissenschaftlichen Operationen, wenn die Daten umfangreich nachbearbeitet werden, wird die Auflösung des Bildes weiter verbessert. Die wissenschaftliche Verifizierung und Inbetriebnahme sollen 2026 beginnen und eine lange Beobachtungsphase für das Teleskop einleiten.

Die Bilder erreichen eine räumliche Auflösung von etwa 10 Kilometern pro Pixel und eine zeitliche Auflösung von Hunderten von Bildern pro Sekunde.

„Diese Bilder sind etwas, das kein anderes Instrument im Teleskop auf dieselbe Weise erreichen kann. Ich bin gespannt, was möglich ist, wenn wir das System fertigstellen.“

Dr. Stacey Sueoka – Senior Optical Engineer bei NSO

Visible Tunable Filtergraph: Größe, Spezifikationen und Design

Wie der VTF die Spektrometrie zur Analyse der Sonne nutzt

Der VTF ist ein massives Gerät, das 5,6 Tonnen wiegt und etwa die Grundfläche einer kleinen Garage einnimmt, verteilt auf zwei Etagen.

Er wurde über 15 Jahre am Institut für Sonnenphysik in Freiburg (Deutschland) entwickelt, ein Prozess, der fast so lange dauerte wie die Entwicklung des restlichen Solarteleskops.

Im Gegensatz zu klassischen Spektrometern, die das Licht wie einen Regenbogen zerlegen, verwendet der VTF ein Etalon, ein Paar präzise abgestimmter Glasscheiben, die um Zehntausende von Mikrometern getrennt sind, um ein Bild bei einer genauen Lichtwellenlänge aufzunehmen.

Quelle: NSO

Es nimmt in nur wenigen Sekunden mehrere hundert Bilder auf, ähnlich wie eine Serie von Fotos mit unterschiedlichen Farbfiltern.

Mit drei hochpräzisen synchronisierten Kameras verschiedener Farben kombiniert es diese Bilder, um eine dreidimensionale Ansicht von Sonnenstrukturen zu erstellen und deren Plasmaparameter zu analysieren.

„Die ersten Spektralscans zu sehen war ein surreales Erlebnis. Das ist etwas, das kein anderes Instrument im Teleskop auf dieselbe Weise erreichen kann. Es markierte den Höhepunkt von Monaten optischer Ausrichtung, Tests und transkontinentaler Zusammenarbeit.“

Dr. Stacey Sueoka – Senior Optical Engineer bei NSO

Ein zweites Etalon wird bis Ende 2025 zum System hinzugefügt, wodurch es noch präziser wird.

„Dies ist erst der Anfang, und ich bin gespannt, was möglich ist, wenn wir das System fertigstellen, das zweite Etalon integrieren und zur wissenschaftlichen Verifizierung und Inbetriebnahme übergehen.“

Dr. Stacey Sueoka – Senior Optical Engineer bei NSO

Wie die Polarimetrie hilft, die magnetischen Felder der Sonne zu enthüllen

Licht bewegt sich in Wellen, die in verschiedene Richtungen schwingen können. Polarimetrie ist die Technik, die Richtung zu messen, in der diese Lichtwellen schwingen.

Sonnenmagnetfelder, die die Farben des Lichts nicht offensichtlich beeinflussen, können es polarisieren. So können sie verborgene Details über das solare Magnetfeld offenbaren.

Der VTF wird zudem gleichzeitig die Polarisation und die Farbe messen können, alles in 3D, und damit ein Detailniveau erreichen, das in Sonnenbildern bislang unerreicht ist.

Letztlich wird die Kombination all dieser Informationen (räumlich, zeitlich, spektral und magnetisch) zu einem viel tieferen Verständnis der inneren Mechanismen der Sonne führen.

Investition in ein Unternehmen für fortschrittliche Optik und Glas

Corning Incorporated

Während Teleskope das, was in der Präzisionsfertigung von fortschrittlichem Glas möglich ist, vorantreiben, eröffnet dies auch zahlreiche industrielle Möglichkeiten in so unterschiedlichen Bereichen wie Automobilindustrie, Halbleiter, KI, Verteidigung, Biotechnologie, Gesundheitswesen usw. Der Markt für fortschrittliche Optik ist ein 310 Mrd. $‑Markt, der bis 2032 voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate von 9,2 % expandieren wird.

Corning ist ein Glas‑ und Optikunternehmen, das seit 170 Jahren existiert. Im Laufe seiner Geschichte produzierte es die ersten Glühbirnen für Thomas Edisons elektrische Lampe, die ersten verlustarmen optischen Fasern, die Zellsubstrate, die Katalysatoren ermöglichen, und das erste stoßfeste Deckglas für Mobilgeräte.

Quelle: Corning

Heute konzentriert sich das Unternehmen auf die Kerntechnologien der Glas‑ und Keramikherstellung sowie der optischen Physik, die gemeinsame Fertigungsprozesse und Endmärkte teilen.

Quelle: Corning

Diese Verknüpfung der Technologien ermöglicht es dem Unternehmen, gemeinsame Fertigungs-, Forschungs- und Ingenieurkapazitäten zwischen seinen verschiedenen Produktlinien zu teilen. Mit über 52.000 Mitarbeitern, mehr als 77 Fertigungsstandorten weltweit und über 10 F&E‑Einrichtungen ist das Unternehmen ein großer Akteur in seiner Nische.

Quelle: Corning

Das Unternehmen profitiert vom Boom im Bereich KI und dem Bau von Rechenzentren (optische Fasern) sowie vom allgemeinen Verbrauch von Spezialglas in Bildschirmen und der Biotechnologie.

Corning sollte von Zöllen kaum betroffen sein, da 90 % der US‑Umsätze aus Produkten mit US‑Ursprung stammen. Ein sehr geringer Teil der in China getätigten Verkäufe stammt aus US‑Anlagen, wobei 80 % der chinesischen Verkäufe in China hergestellt werden.

Zölle könnten sogar helfen, da Corning in den Solarpanelmarkt einsteigt, mit der strategischen Kontrolle von Hemlock Solar, um in den USA hergestellte Paneele zu produzieren, während asiatische Solarpaneele (nicht nur chinesische) mit vierstelligen Zöllen belegt werden. 80 % der Kapazität wurden bereits durch Kundenverpflichtungen gesichert.

Solar macht für das Unternehmen großen Sinn, da Silizium ein Kerngeschäft ist; das Unternehmen produziert seit 60 Jahren Polysilizium, einschließlich ultra‑reinem Silizium (99,9999999999 % rein) und startet nun die Produktion von Siliziumwafern, ein Produkt, das zu 100 % in den USA importiert wird.

Quelle: Corning

Das Unternehmen prüft zudem weitere fortschrittliche Technologien, bei denen seine Expertise in Glas und Keramik einen klaren Vorteil bieten könnte, darunter biegsames Glas, AR, CO₂‑Abscheidung usw.

Quelle: Corning

Insgesamt ist Corning ein stark technisches Unternehmen mit lokaler Fertigung, das nicht unter Deglobalisierung leiden sollte. Es erschließt zudem neue Märkte, die zu seinem Kernkompetenzbereich passen, insbesondere Solar‑ und optische Kommunikation / KI‑Infrastruktur. Das macht es sowohl zu einem relativ konservativen Unternehmen, das tiefer in seine Nische vordringt, als auch zu einer potenziellen Wachstumsaktie in Hochtechnologiemärkten.

Neueste Nachrichten zu Corning Inc.

Warum das Studium der Sonne helfen könnte, eine Stromnetzkatastrophe zu verhindern

Einige der beeindruckendsten Errungenschaften der Wissenschaft werden für relativ obskure oder theoretische Projekte erzielt, zum Beispiel das Verständnis der inneren Mechanik der Sonne.

Dies hat jedoch viele potenzielle Anwendungen, wie die Sicherung der Raumfahrt, die Verhinderung eines katastrophalen geomagnetischen Sturms, der unser Stromnetz und die Elektronik lahmlegen könnte, oder die bessere Modellierung des Erdklimas.

Ein besseres Verständnis der inneren Mechanismen der Sonne wird wahrscheinlich tiefe Einblicke in die Plasmaphysik liefern. Schließlich ist die Sonne im Wesentlichen ein gigantischer Kernfusionsreaktor, der direkt vor unserer Haustür läuft.

Daher wäre es nicht überraschend, wenn sie langfristig auch dabei helfen könnte, Plasma besser zu verstehen – ein entscheidender Schritt hin zur kommerziellen Kernfusion, die den Schlüssel zu unbegrenzter und reichlicher Energie darstellt.