Forscher entdecken formwandelnden Plasmoiden in Sonneneruption

Die Sonne hält nach wie vor Entdeckungen bereit – und je besser unsere Instrumente, desto mehr können wir selbst von der Erdoberfläche erkennen. (Bildquelle: NASA/GSFC/SDO)

Plasma, fast unaufhörlich speit unsere Sonne das hocherhitzte Material fontänenartig aus. So auch 2023 als eine Gruppe Forscher eine Eruption, die sich in die Schwärze des Alls ergoss, studiert. Während ein Teil unauffällig entweicht und als Weltraumwetter gen Planeten bläst, gilt das nicht für ein erdgroßes Objekt. Inmitten des Sturmes windet sich etwas.

Das Gebilde scheint mit der Strömung zu kämpfen, kehrt um, will zurück zur Sternoberfläche, schlängelt und kugelt sich ein, ehe es schließlich spurlos verschwindet – wie eben noch lebendiger Sonnenstaub. Aufnahmen zeigen etwas so bisher noch nie zuvor beobachtetes, einen Plasmoid.

Dahinter verbirgt sich ein bis dato unbekannter Begleiter des Weltraumwetters, das in der Korona (äußerste Atmosphäre der Sonne) seinen Ursprung hat. Die Entdeckung des Plasmoiden wurde durch eine clevere Innovation ermöglicht. Sie gewährt uns, so genau wie nie zuvor kleinste Facetten der Sonne betrachten zu können.

Mehr zu Weltraumwetter, egal ob mild oder stürmisch, erfahrt ihr in umfangreichen separaten Artikel, der euch die Grundlagen hinter koronalen Massenauswürfen, Sonnenwinden und Co. erklärt.

2:17 Das sind unsere Botschafter für die Ewigkeit jenseits des Sonnensystems – mit an Bord Clyde Tombaugh

Plasmoide in der Sonnenkorona

Ein internationales Team scannte die Sonnenkorona bereits 2023 und analysierte die Daten bis ins Jahr 2025. Die Ergebnisse präsentiert es nun in einer Studie im hoch angesehenen Wissenschaftsmagazin Nature.

Die Hauptrolle nimmt dabei der Plasmoid ein. Dabei handelt es sich um eine Ansammlung von, in einer Sonneneruption herausgeschleudertem, mehrere Millionen Grad Celsius heißem Plasma. Dabei hebt es sich aber für mehrere Minuten sichtbar von der umgebenden Materie ab. Es ist als isoliertes, zusammenhängendes Objekt zu erkennen.

Die komplette Entwicklung des Plasmoiden vom Ringen im Plasmastrom, während es vom Magnetfeld geknetet wird und sein schlussendliches Zerstäuben im All, könnt ihr euch in diesem kurzen Video auf Vimeo anschauen.

Die minutenlange Bewegung und Veränderung des Plasmagebildes erklären sich wahrscheinlich daraus, dass die komplexen – und extrem starken – Ausläufer des Magnetfelds der Sonne es zeitweise gefangen halten. Gravitation, Magnetfeld und Momentum der Eruptionen ringen miteinander und lassen den sich verformenden Plasmoid vor dem zerfaserten Plasmavorhang tanzen.

Auch wenn er wie eine winzige Kugel mit Ärmchen dran wirken mag, nimmt er derweil ein erhebliches Volumen ein: etwa 1/3 bis 1/4 der Erde. Alles an der Sonne besitzt halt extreme Ausprägungen – selbst kleinste Tropfen ihrer Materie.

Schon länger beschäftigt das Mysterium der extrem heißen Korona unserer Sonne die Wissenschaft. Erst kürzlich gelang dem Solar Orbiter der ESA eine spektakuläre Aufnahme dieses höllischen Ortes, die aus rund 200 Einzelfotos besteht.

Intelligentes Sonnenauge

Um den Plasmoid zu entdecken und in derartigem Detailreichtum aufzulösen, setzte das forschende Team auf eine spezielle Sensorik: eine sich anpassende Optik. Diese Kombination von Hard- und Software platzierten sie an einem Teleskop in Kalifornien, dem Big Bear Solar Observatory.

Ein Doppelset von je zwei Bildern, die das Team ebenfalls aufgenommen hat. Die Oberfläche der Sonne sowie weggeschleudertes Plasma sind in beachtlichem Detailreichtum zu erkennen. (Bildquelle: Dirk Schmidt und Thomas A. Schad, et al. in Nature)

Unter dem Videolink zeigen die Forscher auch noch weitere Detailstudien, die die hier gezeigten Standbilder mit Bewegtaufnahmen ergänzen. Es ist beispielsweise der sogenannte Plasmaregen zu sehen. Dieser entsteht durch zur Sonne zurückfallende Plasmafelder. Magnetfeld und Schwerkraft ziehen Auswürfe, die durch Sonneneruptionen zuvor freigekommen waren, wieder hinab.

Das eben noch zusammenklebende Plasma zerstäubt in feinere (weiterhin teils kilometergroße) Tropfen, die fadenartig auf der kochenden Oberfläche niedergehen – eben wie Regen aus Wasser auf der Erde.

Ehe sie die empfangenen Lichtsignale von der Korona im Detail auflösen und scharf stellen konnten, mussten sie ein System entwickeln, das die Störungen der Erdatmosphäre ausgleicht. Denn auch wenn wir meinen, mit bloßem Auge an wolkenlosen Tagen buchstäblich nichts zwischen uns und dem grellen Plasmaball zu sehen, irren wir.

Die auf verschiedenen Höhen unterschiedlich warme Luft flirrt, wabert und flimmert buchstäblich. Sie verfälscht damit selbst den Blick modernster Apparaturen. Weshalb das Team den Sensor so konstruierte, dass er die Abweichungen misst und automatisch mittels eines komplexen Systems korrigiert. Nur so ist ein Blick in feinste Strukturen auf der Gluthölle unseres Sonnensystems möglich.

Was als Nächstes für die Forschenden ansteht, bleibt fundamental: Denn wir haben längst noch nicht final verstanden, wie solche Plasmoide entstehen. Doch das hier entwickelte Instrumentarium dürfte ausgefeilt und in vielleicht noch größer Ausführung helfen, des Rätsels Lösung eines Tages auf die Schliche zu kommen.

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Warum sollte uns ein Blick in die äußersten Zonen der Sonne interessieren? Auch wenn die Sonne der älteste sichtbare und wohl optisch zeitloseste Begleiter der Menschheit ist, verstehen wir längst nicht alles an ihr. Dabei kann sie uns ein hohes Maß an Ungemach bereiten. Denn Sonnenstürme vermögen unseren Planeten auf vielfache Weise zu beeinflussen.

Selbst die Ringe von Bäumen weisen Spuren einiger Ereignisse auf, die unsere Vorfahren selbst miterlebten, wie eine Studie herausfand: Extreme Weltraumunwetter haben sich buchstäblich in das uralte Holz gebrannt.

Deshalb ist es wichtig, fortwährend Neues über die Sonne zu lernen. Sie mag weit weg im Zentrum unseres Sternensystems stehen, aber sie herrscht auf mehr als nur eine Weise über alles um sie herum. Wir müssen vor allem die Ergebnisse der Prozesse auf ihrer Oberfläche möglichst genau vorherahnen können.

Nur so können wir rechtzeitig Technik abschirmen und uns auf verschiedensten Ebenen wappnen. Mehr dazu findet ihr im zu Beginn verlinkten Text zu Weltraumwetter. Wissen ist halt nicht nur Macht, sondern gewährt auch Schutz.