Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau haben erstmals über mehrere Tage verfolgt, wie sich Energie in Form von Strahlung und geladenen Teilchen in der Sonnenatmosphäre aufbaut und in einer Eruption entlädt. Die Ergebnisse könnten vielleicht helfen, zukünftig heftige Strahlungs- und Teilchenausbrüche vorherzusagen.

Offensichtlich sind zeitliche und örtliche Schwankungen des Magnetfeldes für diese Ausbrüche in der Korona – der äußersten Atmosphärenschicht – der Sonne verantwortlich, was bisher aus einfachen Modellen bekannt war. Die Forscher um Thomas Wiegelmann konnten nun erstmals mit einer von ihnen neu entwickelten Methode den Zeitverlauf der Magnetfelder für zwei Ausbrüche mit größerer Genauigkeit rekonstruieren. Sie bestätigten, dass sich ein solches Ereignis schon im Vorfeld ankündigt: Im Fall starker Eruptionen deutet das Magnetfeld schon Tage vorher auf einen Ausbruch hin, denn die Energie baut sich darin über mehrere Tage hinweg auf und wird in starken elektrischen Strömen gespeichert, so Wiegelmann. Ein Teil davon wird bei der Eruption in Bewegungsenergie umgewandelt und freigesetzt. Zurück bleiben ein Magnetfeld geringerer Energie und schwächere elektrische Ströme.

Da Messungen des koronaren Magnetfeldes nur schwer möglich sind, entschieden sich die Forscher für einen Umweg, der auf der Oberfläche der Sonne beginnt: In der Fotosphäre, der sichtbaren Oberfläche der Sonne, kann das Magnetfeld gemessen werden – etwa mit dem Solar Flare Telescope in Tokio oder SOLIS (Synoptic Optical Long-term Investigations of the Sun) in Kitt Peak in Arizona.

"Die heftigste Eruption, die wir untersucht haben, ereignete sich am 20. Januar 2004", sagt die ebenfalls beteiligte Julia Thalmann. Die Rechnungen zeigen, dass dieser Ausbruch innerhalb einer halben Stunde eine Energiemenge freisetzte, die dem Hunderttausendfachen des jährlichen Energieverbrauchs der Weltbevölkerung entspricht. Einige kleinere Eruptionen aus dem Jahr 2007 bestätigten den 2004 beobachteten zeitlichen Verlauf. Die Menge der dabei freigesetzten Energie war jedoch um eine Größenordnung kleiner. Die Forschungen haben auch einen praktischen Nutzen, denn auf der Erde können diese Sonnenausbrüche zu Stromausfällen führen oder Satelliten beschädigen.