Die Oberfläche der Sonne ist ein dynamischer Ort: Ständig quillt heißes Plasma aus tieferen Schichten nach oben, an den Rändern dieser Plasmablasen sinkt kühleres Plasma in die Tiefe. Zusätzlich bilden sich in aktiven Zonen der Sonne und bei Strahlenausbrüchen gewaltigen Plasmaschleifen entlang der solaren Magnetfeldlinien. Sie ragen weit über die Sonnenoberfläche hinaus in die Höhe. Wenn sich die Energie magnetischer Rekonnexionen in den solaren Flares entlädt, kühlen diese „Flare Loops“ allmählich wieder ab und können dann ganze Wasserfälle aus Plasmatropfen und Fäden auf die Sonnenoberfläche hinunterregnen, wie Aufnahmen von Sonnensonden und irdischen Sonnenteleskope gezeigt haben. Die genaue Geometrie dieser koronaren Schleifen und ihrer Unterstrukturen könnte wertvolle Hinweise auf die dahinterstehenden physikalischen Prozesse liefern. Daher ist es wichtig, sie so genau wie möglich zu beobachten und zu kartieren.
Plasmaschleifen in bisher höchster Auflösung
Bisher reichte die Auflösung der Raumsonden und Teleskope aber nicht aus, um auch die feinsten Fäden des solaren Plasmas abzubilden. „Theoretischen Annahmen zufolge haben die elementaren Schleifen einen Durchmesser zwischen zehn und 200 Kilometern“, erklären Cole Tamburri von der University of Colorado in Boulder und seine Kollegen. „Diese Werte liegen jedoch unterhalb der Auflösungsgrenze der meisten Teleskope.“ Die bisher höchstaufgelösten Aufnahmen stammten vom Goode-Sonnenteleskop am Big Bear Solar Observatory in Kalifornien, die erst kürzlich koronare Plasmastränge bis hinunter auf rund 65 Kilometer Dicke zeigten. Tamburri und sein Team haben nun mithilfe des Inouye-Sonnenteleskops erstmals noch feinere Flare Loops eingefangen, denn die maximale Auflösung dieses Vier-Meter-Teleskops erreicht auf der Sonne bis zu 24 Kilometer. Die Aufnahmen gelangen den Astronomen während und nach einem Röntgen-Strahlungsausbruch der Klasse X1.3, der sich am 8. August 2024 auf der Sonne ereignete. „Es ist das erste Mal, dass das Inouye-Telekop einen X-Klasse-Flare einfängt“, sagt Tamburri. „Diese Strahlenausbrüche gehören zu den stärksten, die unser Stern erzeugt und wir hatten Glück, diesen Flare unter perfekten Beobachtungsbedingungen zu erwischen.“
Das Teleskop zeichnete die beim Flare und danach auftretenden Phänomene mit seinem Visible Broadband Imager (VBI) im Bereich der Wellenlänge 656 Nanometer auf – der durch Emissionen angeregten Wasserstoffs erzeugten H-Alpha-Wellenlänge. Die Aufnahmen zeigten im aktiven Bereich des Flares zwei helle, benachbarte Plasmaströme, nach ihrer geografischen Lage N und S getauft. „Zwischen diesen Strömen verlaufen dünne koronare Schleifen, die beide miteinander verbinden“, berichten Tamburri und sein Team. „Jede Schleife verläuft dabei fast parallel zu ihren Nachbarn, so dass sich eine ganze Arkade von koronaren Schleifen vom Plasmastrom N zum Strom S zieht.“ Diese Plasmaschleifen erscheinen als dunkle Fäden vor dem solaren Plasmahintergrund. Nähere Analysen enthüllen, dass diese fädigen Strukturen im Schnitt rund 48 Kilometer dick waren, die feinsten von ihnen hatten sogar einen Durchmesser von weniger als 24 Kilometern. „Dies sind die dünnsten koronaren Schleifen, die je auf der Sonne beobachtet wurden“, sagt Tamburri. „Vor Inouye konnten wir uns nur vorstellen, wie alles in diesem Maßstab aussieht, jetzt sehen wir es erstmals direkt.“
