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Laborexperimente zeigen, wie Magnetfelder Eruptionen unterdrücken können
Redaktion
/ Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam
astronews.com
21. August 2026
Ein internationales Team aus Forschenden der Astrophysik und
Plasmaphysik hat den ersten experimentellen Nachweis erbracht, dass starke
Magnetfelder aktiver Sterne koronale Massenauswürfe vollständig unterdrücken
können. Dies erklärt, warum massereiche stellare Eruptionen bei Sternen viel
seltener beobachtet werden als bei der Sonne.
Ein koronaler Massenauswurf der Sonne,
beobachtet mit dem Solar and Heliospheric
Observatory (SOHO). Solche Ereignisse treten bei
der Sonne regelmäßig auf, wurden aber nur sehr
selten bei anderen Sternen beobachtet.
Bild: SOHO / ESA / NASA [Großansicht] |
Koronale Massenauswürfe (Coronal Mass Ejections, kurz: CMEs) sind gewaltige
Sterneruptionen, die riesige Mengen an magnetisiertem Plasma aus der Atmosphäre
eines Sterns in den Weltraum hinausschleudern. Sie spielen eine wichtige Rolle
bei der Entwicklung von Sternen, führen zum Verlust von Masse und Drehimpuls und
beeinflussen das Weltraumwetter der die Sterne umkreisenden Planeten. Während
koronale Massenauswürfe auf der Sonne regelmäßig beobachtet werden, sind
eindeutige Nachweise bei anderen Sternen bislang überraschend selten geblieben.
Für die jetzt vorgestellte Studie wurden astrophysikalische Simulationen,
Hochenergie-Laser-Plasma-Experimente und moderne numerische 3D-Modellierung von
Plasma kombiniert. Die Ergebnisse zeigen, dass starke Magnetfelder aktiver
Sterne koronale Massenauswürfe vollständig unterdrücken können, bevor diese in
den Weltraum entweichen. "Die einzigartige Kombination aus Theorie, Labortests
und numerischen Simulationen liefert den ersten experimentellen Nachweis für
eine seit langem bestehende Vorhersage, dass stellare Magnetfelder diese
großräumigen Eruptionen eingrenzen können", erklärt Julián D. Alvarado-Gómez. Er
ist Wissenschaftler in der Forschungsgruppe "Sternphysik und Exoplaneten" am
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und steuerte die
astrophysikalische Modellierung bei, die die Laborexperimente mit realen
Sternumgebungen verknüpft.
Das internationale Team erzeugte im Labor lasergetriebene Plasmaströme, um
den Kern von stellaren koronalen Massenauswürfen nachzubilden. Dabei nutzten die
Forschenden passende Skalierungsgesetze, um die astrophysikalischen Bedingungen
zu reproduzieren. Bei relativ schwachen Magnetfeldern breitete sich das Plasma
frei aus. Stärkere Magnetfelder führten jedoch dazu, dass der Plasmastrom in
Stücke aufbrach, instabil wurde und schließlich ganz zum Stillstand kam. "Das
war für uns tatsächlich überraschend, als wir die Magnetfeldstärke erhöhten und
die Veränderung im Verhalten des sich ausbreitenden Plasmas beobachteten. Aber
genau darin liegt der Wert einer experimentellen Entdeckung", ergänzt Julien
Fuchs, damals Wissenschaftler am LULI/CNRS in Frankreich und nun Professor am
Technion in Israel.
Detaillierte numerische Plasmasimulationen identifizierten eine
Kink-Instabilität als den physikalischen Mechanismus, der für den Abbruch der
Eruption verantwortlich ist. Im Laborexperiment wurde die Eruption dadurch
ausgelöst, dass der Laser auf das Plasma traf, wodurch dessen thermischer Druck
anstieg und sich das Plasmoid ausdehnte und zu bewegen begann. Die
Kink-Instabilität trat in der Plasmaströmung auf, als das äußere Magnetfeld
stark genug wurde, um sie zu krümmen und sogar rückwärts fließen zu lassen.
Diese Ergebnisse helfen zu verstehen, warum koronale Massenauswürfe bei Sternen
so selten sind: Obwohl aktive Sterne enorme Flares erzeugen, die gewaltige
koronale Massenauswürfe hervorrufen sollten, zeigen die neuen Ergebnisse, dass
viele dieser Eruptionen den Stern gar nicht verlassen, sondern das umgebende
großräumige Magnetfeld sie stattdessen einfängt.
Die Forschungsergebnisse haben auch wichtige Auswirkungen auf Exoplaneten:
Koronale Massenauswürfe stellen eine extreme Form des stellaren Weltraumwetters
dar und können sogar die Atmosphären von Planeten wegblasen oder deren chemische
Zusammensetzung verändern, wodurch die langfristige Bewohnbarkeit von Planeten
beeinflusst wird. Wenn viele koronale Massenauswürfe unterdrückt werden, könnten
einige Exoplaneten einer weniger feindlichen Weltraumumgebung ausgesetzt sein,
als bisher angenommen, mit einer verbesserten Chance auf eine langlebige
Atmosphäre über Milliarden von Jahren hinweg.
Über die Ergebnisse der Studie berichtete das Team unlängst in der
Fachzeitschrift Physical Review Letters.
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