Mikroeruptionen öffnen das Fenster zum Verständnis der magnetischen Rückkopplung der Sonne

Eine kleine, aber mächtige Sonnenexplosion, die vom größten Teleskop der Welt aufgezeichnet wurde, hat wichtige Hinweise auf die magnetische Rekonnexion geliefert, einen explosiven Prozess, der in der unteren Sonnenatmosphäre Energie, Hitze und Plasma in kleinem Maßstab freisetzt.

Eindeutigster Beobachtungsnachweis

Wissenschaftler von zwei Organisationen der National Science Foundation (NSF) nutzten das Daniel K. Inouye Solar Telescope (DKIST), um eine der detailliertesten Ansichten einer Mikroeruption - einer relativ kleinen Sonneneruption - aufzunehmen.

Der Mikroflare wurde mit dem Visible Broadband Imager (VBI) und dem Visible Spectro-Polarimeter (ViSP) des Teleskopsin hoher Auflösung nur wenige hundert Kilometer über der Sonnenoberfläche aufgenommen. Die daraus resultierenden Bilder werden den Wissenschaftlern helfen zu verstehen, wie sich komplexe Magnetfelder tief in der unteren Atmosphäre der Sonne während der magnetischen Rekonnexion plötzlich wieder verbinden können und die kleinsten Ausbrüche der Sonne antreiben.

"Diese Studie untersucht ein kleines, aber starkes Ereignis auf der Sonne, bei dem sich Magnetfelder in der Sonnenatmosphäre wieder verbinden", erklärt Dr. João da Silva Santos, Postdoktorand am National Solar Observatory (NSO) der NSF. "Wir haben einen Mikroflare in außergewöhnlichem Detail eingefangen und plötzliche Erhitzung, sich schnell bewegendes Plasma und turbulente Bewegungen in einer Region mit einer Breite von etwas mehr als 700 Kilometern beobachtet, die jedoch Substrukturen zeigt, die zehnmal kleiner sind als diese."

Dieses Ereignis war im Vergleich zu massiven Sonneneruptionen winzig - "durchschnittliche" Eruptionen sind etwa 100-1.000 Mal stärker -, aber die freigesetzte Energie war alles andere als unbedeutend, sie wird auf 10 Milliarden Blitze geschätzt.

Dieses Ereignis wies zunächst typische Merkmale von Ellerman-Bomben auf - kleinräumige, vorübergehende Aufhellung der Hα-Spektrallinie in der Sonnenatmosphäre - bevor es sich zu einem komplexeren Mikroflare entwickelte.

Die Aufhellung fand in einem dicht gepackten Bereich statt, in dem entgegengesetzte Magnetfelder aufeinander trafen und sich gegenseitig aufhoben und dabei Energie freisetzten. Die spektropolarimetrische Analyse ermöglichte es den Forschern, genaue Temperatur-, Geschwindigkeits- und Turbulenzprofile zu extrahieren und die magnetische 3D-Topologie der Region zu rekonstruieren.

"Wir fanden heraus, dass die Rekonnexion entlang einer kuppelförmigen magnetischen Struktur stattfand, die als Fächerkonfiguration bekannt ist, mit einem magnetischen Nullpunkt und erhöhten Quetschungsfaktoren", sagte Robert Jarolim, Wissenschaftler am NSF National Center for Atmospheric Research (NSF NCAR) und Mitautor der Studie. "Dies war in Simulationen vorhergesagt und in gröberen Beobachtungen angedeutet worden, aber jetzt konnten wir es deutlich sehen."

Flüchtige Mikroflares

Größere Sonneneruptionen sind weithin untersucht worden, während Mikroeruptionen eher schwer zu fassen sind; sie sind jedoch ebenso wichtig für das Verständnis, wie die Energie der Sonne die Weltraumumgebung um die Erde beeinflusst.

Die Arbeit beantwortet seit langem bestehende Fragen darüber, wie die kleinräumige Rekonnexion in der oberen Photosphäre und der unteren Chromosphäre funktioniert, Regionen der Sonnenatmosphäre, die besonders schwer zu beobachten sind.

"Diese Forschungsarbeit liefert einige der bisher klarsten Beobachtungsnachweise dafür, dass magnetische Rekonnexion in kompakten, niedrig liegenden magnetischen Strukturen auftreten kann", sagt da Silva Santos. "Und ohne die Auflösung der Inouye wären die wichtigen kleinräumigen Merkmale unsichtbar geblieben".

Quellenhinweis:

Magnetic reconnection in a compact magnetic dome: chromospheric emissions and high-velocity plasma flows, The Astrophysical Journal, 2025. da Silva Santos, J. M., et al.