Warum scheitern manche Sonneneruptionen?

Strahlungsausbrüche sind auf der Sonne keine Seltenheit, aber längst nicht jeder dieser Flares schleudert auch Sonnenplasma ins All hinaus. Den Grund für solche „gescheiterten“ Eruptionen haben nun Astronomen erstmals direkt beobachtet. Schuld am Ausbleiben des koronalen Plasmaauswurfs ist demnach eine magnetische „Bremse“: Ein Kurzschluss von Magnetfeldlinien oberhalb des aufsteigenden Plasmas behindert dieses und nimmt ihm Energie. Dadurch fällt der sich anbahnende Ausbruch in sich zusammen, wie das Team in „Nature“ berichtet.

Obwohl unsere Sonne ein relativ ruhiger Stern ist, kann sie heftige Ausbrüche von Strahlung und geladenen Teilchen verursachen. Typischerweise beginnt ein solcher Sonnensturm mit einer Reihe von Kurzschlüssen zwischen Feldlinien knapp über der Sonnenoberfläche. Diese magnetischen Rekonnexionen setzen Energie in Form von Strahlung frei und erzeugen so den ersten Akt des Sonnensturms – einen Strahlungsausbruch.

Der zweite Akt des Sonnensturms beginnt, wenn die abrupte Energiefreisetzung das Sonnenplasma am Ort des Flares mobilisiert. Das Plasma steigt entlang der bogenförmig aufgewölbten Magnetfeldlinien in die Höhe. Dabei werden die geladenen Teilchen weiter beschleunigt, bis sie schließlich aus ihrem Magnetkäfig ausbrechen und ins All hinausgeschleudert werden. Gängiger Theorie nach sorgen auch hierbei magnetische Rekonnexionen hinter der Plasmafront für den nötigen Schub.

Warum bleiben manche Plasmaeruptionen aus?

Das Seltsame jedoch: Nicht jeder starke Strahlungsausbruch der Sonne erzeugt auch eine Plasmaeruption. Manchmal fallen die in die Höhe geschleuderten Plasmabögen einfach wieder in sich zusammen. „Der Eruptionsprozess wird gestoppt, ohne dass Material oder magnetische Strukturen die Sonne verlassen“, erklären Tingyu Gou vom Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics in Massachusetts und ihre Kollegen.

Aber warum scheitern manche Sonneneruptionen, bevor sie richtig begonnen haben? „Wir hatten bisher keine umfassende Erklärung für solche gescheiterten Ausbrüche und ihre Mechanismen“, schreiben die Astronomen. Denn lange Zeit fehlte es an Beobachtungen, die die Prozesse am Ort eines Flares mitsamt der magnetischen Bedingungen in der Sonnenatmosphäre zeigten. Das hat sich inzwischen geändert.

Gescheiterter Ausbruch mit Zeugen

Am 30. März 2024 war es so weit: Auf der Sonne ereignete sich ein starker Strahlungsausbruch, der einen intensiven Puls energiereicher Röntgen- und UV-Strahlung freisetzte. Parallel dazu stieg auch dichtes Plasma in die Höhe – der Beginn eines koronalen Massenauswurfs. Doch die Plasmaeruption scheiterte. „Der Flare hätte eigentlich einen großen Massenauswurf erzeugen müssen, aber dieser kollabierte schon kurz nach seinem Beginn“, sagt Gou.

Diesmal gab es ausreichend Zeugen, die den gesamten Prozess dieser gescheiterten Eruption mitverfolgen konnten: Sonnensonden wie der Solar Orbiter, die japanische Hinode-Sonde und mehrere stationäre Sonnenobservatorien und irdische Teleskope beobachteten das Geschehen von mehreren Blickwinkeln aus. Sie zeichneten auf, was sich in den solaren Magnetfeldlinien im Umfeld des Flares tat, aber auch, wie sich das solare Plasma dabei verhielt.

Ein zweiter Kurzschluss als Bremse

Die Beobachtungen enthüllten: „Neben dem wohlbekannten Rekonnexionsprozess unterhalb des Plasmabogens fanden wir auch die klare Signatur einer zweiten, externen Rekonnexion, die sich darüber ereignete“, berichten die Astronomen. Diese beiden magnetischen Kurzschlüsse wirkten sich sehr unterschiedlich auf die beginnende Plasmaeruption: Der untere Kurzschluss der solaren Magnetfeldlinien beschleunigte die geladenen Teilchen des aufsteigenden Plasmas und öffnete ihm ein Fenster im solaren Magnetkäfig nach außen.

Doch die kurz darauf folgende externe Rekonnexion oberhalb des Plasmabogens hatte den gegenteiligen Effekt: Sie traf den Plasmabogen an seinem Scheitelpunkt und schwächte die Magnetfelder, die das Sonnenplasma in diesem röhrenförmigen Gebilde stabilisieren und beschleunigen. Gleichzeitig bremste diese obere Rekonnexion auch den Aufstieg weiteren Plasmas, wie Gou und ihre Kollegen berichten. Insgesamt wirkte dieser zweite magnetische Kurzschluss dadurch wie eine Bremse.

Neue Erkenntnisse auch für fremde Sterne

Diese Beobachtungen könnten erklären, warum nicht alle starken Strahlungsausbrüche der Sonne auch koronale Plasmaauswürfe verursachen. Offenbar ist dafür entscheidend, ob es hemmende magnetische Rekonnexionen über der solaren Flare-Region gibt. Sind diese stark genug, nehmen sie dem aufsteigenden Sonnenplasma so viel Energie, dass dieses wieder zurück auf die Sonnenoberfläche stürzt, wie die Astronomen erklären.

Gleichzeitig liefern die neuen Erkenntnisse Hinweise darauf, warum auch auf fremden Sternen zwar viele Flares, aber nur selten Plasmaauswürfe beobachtet wurden. „Indem wir diese gescheiterte Eruption auf unserer eigenen Sonne beobachtet haben, erhalten wir auch Einblick darin, wie Flares und Plasmaeruptionen im Rest unserer Galaxie funktionieren“, sagt Gou.

Quelle: Tingyu Gou (Center for Astrophysics – Harvard & Smithsonian, Cambridge, USA) et al., Nature, 2026; doi: 10.1038/s41550-026-02872-z

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar