Der Sonne ganz nah

Seit Jahrzehnten stellt die Sonne die Wissenschaft vor ein großes Rätsel: Warum ist ihre äußerste Atmosphäre, die so genannte „Corona“, Millionen von Grad heiß, während ihre sichtbare Oberfläche mit „nur“ etwa 5.500 Grad Celsius deutlich kälter ist?

Ein internationales Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung, des US-amerikanischen National Solar Observatory und des ebenfalls US-amerikanischen High Altitude Observatory ist der Antwort dieses Rätsels nun ein Stück nähergekommen. Mit Hilfe des derzeit größten Sonnenteleskops – dem Daniel K. Inouye Solar Telescope auf Hawaii – sowie aufwendigen Computersimulationen ist es den Forschenden erstmals gelungen, winzige Plasmawirbel auf der Sonnenoberfläche sichtbar zu machen.

Die neuen Aufnahmen wurden mit Hilfe des Daniel K. Inouye Solar Telescope auf der Insel Maui im US-amerikanischen Bundesstaat Hawaii gemacht. Foto Credit: NSF/NSO/AURA

Dafür mussten sie Strukturen von etwa 20 Kilometern Größe auf der Sonnenoberfläche auflösen. „Das ist an der Grenze dessen, was selbst das weltgrößte Sonnenteleskop und modernste Simulationen leisten können“, erklärt Ko-Autor Michiel van Noort vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen. Die Sonne ist etwa 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Eine solche Auflösung zu erzielen, gleicht dem Versuch, eine Ein-Euro-Münze aus 180 Kilometern Distanz zu erkennen.

Die Granulation der Sonnenoberfläche gleicht kochendem Wasser in einem Kochtopf. Die Aufnahme stammt aus dem Jahr 2020 und wurde ebenfalls mit dem Daniel K. Inouye Solar Telescope aufgenommen. Foto Credit: NSO/AURA/NSF, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Die neu entdeckten Wirbel treten an den Rändern zwischen so genannten Granulen auf, welche die sichtbare Oberfläche der Sonne überziehen. Diese Strukturen – etwa 500 bis 2.000 Kilometer groß – entstehen durch aufsteigendes, heißes Plasma aus dem Inneren der Sonne, das an der Oberfläche abkühlt und wieder absinkt. Von Weitem betrachtet bilden sie ein Muster, das an kochendes Wasser in einem Kochtopf erinnert.

Hinter den nun entdecken Wirbeln an den Rändern der Granulen vermuten die Forschenden einen bekannten Effekt aus der Fluiddynamik: die sogenannten Kelvin-Helmholtz-Instabilitäten. Sie treten auf, wenn zwei Fluide – Flüssigkeiten oder Gase – mit verschiedenen Geschwindigkeiten aneinander vorbeiströmen. Durch Scherkräfte, die an der Grenzfläche entstehen, können selbst kleinste Störungen zu wellen- oder wirbelartigen Strömen heranwachsen. Der Effekt ist allgegenwärtig: Er tritt zum Beispiel an der Oberfläche von Seen, bei Meereswellen, bei der Wolkenbildung oder in den Atmosphären der Gasplaneten Jupiter und Saturn auf.

Die neuen Aufnahmen und Computersimulationen zeigen: Scheinbar gibt es auch an den Rändern der Sonnengranulen Bereiche, in denen aneinander angrenzende Plasmaschichten mit verschiedenen Geschwindigkeiten strömen. Dieser Prozess könnte möglicherweise zu der Erwärmung der äußersten Atmosphäre der Sonne beitragen – ein möglicher Schlüssel zum Rätsel der heißen Corona. Zudem könnten die Plasmawirbel unser Verständnis erweitern, wie die Sonne Energie in ihrem Magnetfeld speichert und freisetzt – zum Beispiel bei Sonneneruptionen.

„Die neu entdeckten Plasmawirbel zeigen auf beeindruckende Weise, wie kleinste Prozesse – an der Grenze dessen, was wir mit allen Mitteln der Kunst auflösen können - maßgeblich das Wesen unseres Sterns bestimmen“, fasst Sami K. Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung zusammen.

Originalpublikation:

Kuridze, D., Wöger, F., van Noort, M. et al.

Ubiquitous Kelvin–Helmholtz instabilities driving plasma mixing on the Sun

Nature (2026)

doi.org/10.1038/s41586-026-10871-3