SUNRISE III
Detaillierter Blick auf Strahlungsausbrüche und Sonnentornados
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung
astronews.com
9. Juli 2026

Zwei Jahre nach dem Stratosphärenflug des Sonnenobservatoriums Sunrise III wurden nun die ersten Ergebnisse vorgestellt: Das Ballonteleskop hat Messdaten bisher unerreichter Qualität von der sichtbaren Oberfläche und aus den unteren Atmosphärenschichten der Sonne geliefert. Darin finden sich Hinweise auf Tornados im Sonnenplasma und zu den Vorgängen während eines Strahlungsausbruchs.

Start des ballongetragenen Sonnenobservatoriums Sunrise III am 10. Juli 2024. Bild: SSC (Mattias Forsberg)  [Großansicht]

Sechseinhalb Tage lang richtete das ballongetragene Sonnenobservatorium Sunrise III im Juli 2024 seinen Blick fest auf die Sonne. Beim Stratosphärenflug vom nördlichsten Zipfel Schwedens bis in die kanadischen Nordwestterritorien entstand ein mehr als 200 Terabyte großer Datenschatz. Diese Messdaten sind einzigartig. Sie ermöglichen bisher unerreicht detaillierte Einblicke in eine etwa 2000 Kilometer dicke Schicht der Sonne und können deren enorme Dynamik über mehrere Stunden ununterbrochen verfolgen. Diese Region umfasst die sichtbare Oberfläche der Sonne, die sogenannte Photosphäre, sowie die darüberliegende Chromosphäre. Das komplexe Wechselspiel aus heißem Plasma, veränderlichen Magnetfeldern und Wellen dort ist unter anderem verantwortlich für die heftigen Teilchen- und Strahlungsausbrüche unseres Sterns.

Die Sonne selbst bot während des Fluges eine umfassende Kostprobe ihres Könnens: Zu sehen waren neben ruhigen Regionen, die ihren gemäßigten Normalzustand repräsentieren, auch zahlreiche Beweise für ihr Temperament: etwa Sonnenflecke, kleine und große Strahlungsausbrüche sowie Regionen besonders hoher Magnetfeldstärke. "Sunrise III hat schon jetzt unseren Blick auf die Sonne nachhaltig verändert. Die Daten zeigen, wie kleinste Strukturen und schnelle Prozesse in der Photosphäre und Chromosphäre das ungestüme Wesen unseres Sterns bestimmen", unterstreicht Sami K. Solanki, Direktor am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) und Leiter der Sunrise-III-Mission. "Die Ergebnisse, die schon jetzt vorliegen, sind so vielfältig wie die Sonne selbst", so MPS-Wissenschaftlerin Smitha Narayanamurthy, Leiterin der Arbeitsgruppe Wissenschaft von Sunrise III. "Sie enthüllen Neues über den Ruhezustand der Sonne und helfen ihr temperamentvolle Seite zu verstehen."

Turbulente Plasmaströme im Innern der Sonne erzeugen Wellen, die sich durch die gesamte Sonne ausbreiten – bis in ihre untere Atmosphäre. Akustische Wellen mit Schwingungsdauern von etwa fünf Minuten ließen sich bisher hauptsächlich in einer Schicht etwa 100 bis 200 Kilometer über der sichtbaren Oberfläche der Sonne beobachten. Sunrise III gelang ein deutlich genauerer Blick. Forschende konnten erstmals die Ausbreitung dieser Wellen innerhalb der Photosphäre und Chromosphäre, einer insgesamt 2000 Kilometer dicken Schicht, verfolgen und dabei den Einfluss des dort herrschenden Magnetfeldes studieren.

Während des Fluges von Sunrise III ereignete sich auf der Sonne ein Strahlungsausbruch der zweitstärksten Kategorie. Ein solcher Ausbruch kann auf der Erde zu moderaten Störungen etwa in Stromnetzten oder Satellitensystemen führen. Sunrise III konnte den Ausbruch bis ins kleinste Detail verfolgen. In der Chromosphäre zeigten sich im Zuge eines Strahlungsausbruchs längliche, hell aufblitzende Strukturen. Sie entstehen, wenn sich magnetische Feldlinien dort neu anordnen und dadurch Energie freisetzen. Die Sunrise III-Daten ermöglichen nun genaue Einblicke in die Feinstruktur und Veränderungen des Magnetfeldes an diesen Stellen. Dies kann helfen zu verstehen, wie kleinskalige Prozesse in der Chromosphäre die Entwicklung von großen Strahlungsausbrüchen steuern.

Die Magnetfeldlinien, die von ruhigen Gebieten der Sonnenoberfläche in die Chromosphäre ragen, galten bisher als vergleichsweise "ordentlich" strukturiert. Sunrise-III-Daten zusammen mit Computersimulationen zeigten nun ein anderes Bild: Eingebettet in geordnete Magnetfeldstränge finden sich fein verdrillte Magnetfeldlinien. Sie steuern die Ströme des heißen Plasmas in der Chromosphäre und dürften somit Schauplätze kleiner "Sonnentornados" sein.

Bisher ist nur ein kleiner Teil der Sunrise-III-Daten ausgewertet. "Wir stehen noch ganz am Anfang", so Sunrise-III-Projektmanager Andreas Korpi-Lagg. "Die Daten der Sunrise-III-Mission werden uns noch viele Jahre beschäftigen – und enthalten bestimmt noch die ein oder andere Überraschung", fügt er hinzu. Verantwortlich für die hohe Qualität der Daten – und damit für den Erfolg der Mission – war vor allem der abenteuerliche "Arbeitsplatz" von Sunrise III: In der Stratosphäre, etwa 35 Kilometer oberhalb des Erdbodens, ließ das Observatorium den Großteil der Erdatmosphäre unter sich. Diese wabernde Lufthülle schränkt die Sicht erdgebundener Sonnenteleskope maßgeblich ein. Selbst mit modernsten Techniken, welche die Effekte der Luftunruhen kompensieren, lässt sich die Sonne äußerst selten länger als einige Minuten am Stück ohne Unterbrechung und bei konstant hoher Bildqualität beobachten.

Sunrise III hingegen gelangen Beobachtungsserien von mehreren Stunden Dauer. Selbst der Einbruch der Nacht störte kaum: Entlang der sommerlichen, polarkreisnahen Flugroute von Sunrise III sank die Sonne täglich nur für kurze Zeit so tief, dass der Blick durch dickere Luftschichten die Beobachtungen beeinträchtigte. Ebenso entscheidend war die wissenschaftliche Ausrüstung des Observatoriums: Das Teleskop mit einem Hauptspiegeldurchmesser von einem Meter fing das Sonnenlicht ein; die drei Instrumente SUSI (Ultraviolett-Spektropolarimeter), TuMag (Magnetograph) und SCIP (Infrarot-Spektropolarimeter) verarbeiteten es weiter; ein ausgeklügeltes Bildstabilisierungssystem sorgte für scharfe Aufnahmen. So ausgerüstet entstanden Bildabfolgen etwa im Viertel-Sekunden-Takt, die Strukturen von zum Teil nur 50 Kilometern Größe sichtbar machen – und das aus einem Abstand von fast 150 Millionen Kilometern.

Zudem untersuchte Sunrise III auf diese Weise einen breiten Wellenlängenbereich des Sonnenlichtes – vom ultravioletten bis hin zum infraroten Licht – und kann selbst eng benachbarte Wellenlängen voneinander trennen. Ultraviolettes Licht von der Sonne ist erdgebundenen Teleskopen nicht zugänglich. Der Großteil dieser Strahlung wird von der Ozonschicht der Erdatmosphäre verschluckt.

Ein Übersichtsartikel, der die ersten wissenschaftlichen Ergebnisse der Mission zusammenfasst, ist jetzt in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters erschienen und bildet den Auftakt für eine umfangreiche Sonderveröffentlichung. Sie ist ausschließlich den Ergebnissen der Sunrise-III-Mission gewidmet. Die einzelnen Studien, die auf Sunrise-III-Daten beruhen, ergänzen die Sonderveröffentlichung nach und nach.