Miyake-Ereignisse: Baumringe offenbaren wiederkehrende Ausbrüche kosmischer Strahlung

Forscher der University of Queensland (Australien) berichten in einer Studie von ihren neuesten Entdeckungen zu mysteriösen, unvorhersehbaren astrophysikalischen Ereignissen. Diese sogenannten Miyake-Ereignisse werden von den Forschern in ihrer Ende Oktober herausgegebenen Pressemitteilung als „potenziell verheerend“ eingestuft.

Zu diesem Schluss kommen die Wissenschaftler um den Physiker Dr. Benjamin Pope nach der Analyse jahrtausendealter Bäume. In ihren Ringen „speichern“ sie Jahr für Jahr wichtige Informationen, die Rückschlüsse auf ihre einstige Umwelt zulassen. Dies machte die Baumringe zu den idealen Untersuchungsgegenständen – mit wiederkehrendem Muster.

„Die Miyake-Ereignisse, gewaltige Ausbrüche kosmischer Strahlung, treten etwa alle eintausend Jahre auf. Was sie aber verursacht, ist unklar“, so Dr. Pope. „Dass es sich dabei um riesige Sonneneruptionen handelt, ist bislang die führende Theorie.“

Für die Physiker ist eine Erforschung dieser Ereignisse jedoch von großer Bedeutung, da sie unmittelbare Auswirkungen auf die Erde hätten. „Wenn so ein Ereignis heute eintreten würde, würde es unsere Technik zerstören – darunter Satelliten, Fernleitungen und Transformatoren.“

Blick in die Vergangenheit

Um mehr über die Miyake-Ereignisse zu erfahren, entwickelte der Mathematiker und Studienerstautor Qingyuan Zhang eine Software. Diese verglich alle verfügbaren Daten von Baumringen miteinander. „Man kann nicht nur die Ringe eines Baumes zählen, um sein Alter zu bestimmen, sondern auch historische kosmische Ereignisse ablesen, die Tausende von Jahren zurückreichen“, so Zhang.

Jedes Jahr entwickeln Bäume einen neuen Ring um ihren Stamm, der in der Summe ihr Alter anzeigt. Darin eingelagert werden auch Informationen über kosmische Strahlungen. Diese erzeugt beim Eintritt in die Atmosphäre zusätzlichen radioaktiven Kohlenstoff-14, der von den Bäumen aufgenommen wird. Jahre mit sehr hoher kosmischer Strahlung zeichnen sich in den Baumringen somit durch einzelne Jahre mit plötzlich höherer Konzentration an Kohlenstoff-14 aus.

Insgesamt reichten die Daten der Baumringe aus, damit Forscher das Ereignis bis in die letzten 10.000 Jahre zurückverfolgen konnten. Die größten bisher bekannten Ausbrüche fielen dabei in die Jahre 7176, 5410, 5259 und 660 v. Chr., sowie 774 und 993 n. Chr. Ergänzt wurden diese durch eine Vielzahl weiterer kleinerer Ereignisse dazwischen.

Der größte modern aufgezeichnete Sonnensturm ereignete sich im Jahre 1859 und brachte Telegrafensysteme weltweit zum Erliegen. Außerdem verursachte er Polarlichter, die heller als das Licht des Vollmonds waren und bis in die Karibik reichten. Verglichen mit dem Miyake-Ereignis des Jahres 774 n. Chr. war dieser jedoch 80 Mal schwächer. – Vielleicht war das jedoch gar kein Sonnensturm.

Was bringt die Zukunft?

So entdeckten die Wissenschaftler, dass riesige Sonneneruptionen vielleicht nicht die Ursache waren. „Wir konnten erkennen, dass die Miyake-Ereignisse nicht mit der Sonnenfleckenaktivität übereinstimmt. Außerdem beeinflussten einige Ausbrüche kosmischer Strahlungen die Bäume sogar ein oder zwei Jahre lang“, erklärt Zhang. Demnach habe man es bei den Miyake-Ereignissen nicht mit einzelnen Explosionen oder Eruptionen zu tun, sondern „mit einer Art astrophysikalischem Sturm oder Ausbruch“, so die Forscher.

Auch eine Supernova scheide laut den Forschern als Ursache aus. Zwar erzeugen diese manchmal hohe Konzentrationen an Kohlenstoff-14, jedoch gebe es keine in Erdnähe, die energiereich genug wären.

Was die Ausbrüche verursacht, bleibt also weiterhin unklar. Auch wann das nächste Mal ein derartiges Ereignis eintritt, können die Forscher nur vermuten: „Auf der Grundlage der verfügbaren Daten besteht eine etwa einprozentige Chance, dass innerhalb des nächsten Jahrzehnts ein weiteres Ereignis auftritt.“

Die Studie erschien am 26. Oktober 2022 in der Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Society“: Zhang et al. (2022); doi.org/10.1098/rspa.2022.0497