Die Sonne zeigt Astronomen ein völlig neues Gesicht. Auf den bislang schärfsten Aufnahmen der Sonnenoberfläche sind erstmals winzige Plasmawirbel zu erkennen, von denen manche kaum mehr als 20 Kilometer messen. Auf einem Stern mit einem Durchmesser von rund 1,4 Millionen Kilometern entspricht das der Aufgabe, eine Ein-Euro-Münze aus 180 Kilometern Entfernung zu erkennen. Die unscheinbaren Strukturen könnten eine der ältesten offenen Fragen der Sonnenphysik beantworten.
Die Sonne ist kein ruhig leuchtender Ball, sondern ein dynamischer Plasmakörper, dessen sichtbare Oberfläche permanent in Bewegung ist. Heißes Material steigt aus dem Inneren auf, kühlt an der Oberfläche ab und sinkt wieder in die Tiefe. Dieses Wechselspiel erzeugt die sogenannte Granulation, ein Muster aus Millionen einzelner Zellen, das an die Blasen einer kochenden Flüssigkeit erinnert. Jede dieser Granulen misst zwischen 500 und 2.000 Kilometern im Durchmesser. Während die Granulation seit Jahrzehnten gut dokumentiert ist, blieben die Vorgänge an den schmalen Rändern der Zellen bislang verborgen, weil kein Instrument die nötige Auflösung erreichte. Genau dort, an den Grenzen zwischen auf- und absteigendem Plasma, spielt sich nach neuen Erkenntnissen ein entscheidender Prozess ab.
Ein internationales Team des National Solar Observatory der US-Wissenschaftsstiftung NSF, des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen und des High Altitude Observatory hat diese Grenzbereiche nun erstmals sichtbar gemacht. Grundlage sind Aufnahmen des Daniel K. Inouye Solar Telescope auf Hawaii, mit vier Metern Spiegeldurchmesser das größte Sonnenteleskop der Welt, kombiniert mit einer Spezialkamera aus Göttingen und aufwendigen Computersimulationen. Die Beobachtungen bei einer Wellenlänge von 416 Nanometern gelten als die höchstaufgelösten Bilder der Photosphäre, die je aufgenommen wurden. An den Rändern der Granulen zeigen sie ausgefranste Strukturen, die sich immer wieder zu Wirbeln aufrollen, ähnlich wie brechende Meereswellen. Die Ergebnisse erschienen am 5. August 2026 im Fachjournal Nature.
Die Forscher deuten die Strömungsmuster als Kelvin-Helmholtz-Instabilität, einen aus der Strömungsphysik gut bekannten Effekt. Er tritt auf, wenn zwei Schichten eines Mediums mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aneinander vorbeiströmen. An der Grenzfläche entstehen Scherkräfte, die kleinste Störungen zu Wellen und schließlich zu rotierenden Wirbeln aufschaukeln. Das Phänomen zeigt sich auf der Erde in Wolkenformationen und Ozeanwellen, in den Atmosphären von Jupiter und Saturn sowie im Zusammenspiel des Sonnenwinds mit planetaren Magnetfeldern. Offenbar strömen auch an den Granulenrändern benachbarte Plasmaschichten unterschiedlich schnell und schaffen so die Bedingungen für die Instabilität. Dass die beobachteten Wirbel nahezu exakt mit Strukturen übereinstimmen, die physikbasierte Simulationen unabhängig vorhersagen, werten die Forscher als starke Bestätigung ihrer Interpretation. Wer die Prozesse vertiefen möchte, findet weitere Hintergründe zur Erforschung der Sonne in früheren Berichten.
Details zu Beobachtung und Simulation beschreibt die Studie im Fachjournal Nature anhand von Dutzenden analysierten Einzelwirbeln. Um Strukturen von nur 20 Kilometern Größe aufzulösen, mussten die Wissenschaftler an die technische Grenze des Machbaren gehen. Der Göttinger Forscher Michiel van Noort, der die Datenaufbereitung und Bildrekonstruktion verantwortete, betont, dass selbst das weltgrößte Sonnenteleskop und modernste Simulationen diese Auflösung gerade noch erreichen. Nach Einschätzung von Institutsdirektor Sami Solanki zeigen die neu entdeckten Plasmawirbel eindrucksvoll, wie kleinste Prozesse den Charakter unseres Sterns bestimmen.
Die Entdeckung könnte erklären, wie die Sonne Energie in ihrem Magnetfeld speichert, bevor sie diese schlagartig freisetzt, etwa in winzigen Strahlungsausbrüchen, den sogenannten Nanoflares. Nach gängiger Theorie verdrillen sich die Magnetfeldlinien wie eine gespannte Metallfeder und laden das Feld dadurch mit Energie auf, die bei der magnetischen Rekonnexion plötzlich entweicht. Unklar war bislang, was die Feldlinien überhaupt verdrillt. Da die Wirbel offenbar ständig und überall dort auftreten, wo das Magnetfeld stark genug ist, könnten sie genau dieser gesuchte Antrieb sein. Zudem mischen die Miniwirbel magnetisiertes und nicht magnetisiertes Plasma äußerst effizient und könnten so erklären, wie sich das Magnetfeld schnell genug durch die Sonnenatmosphäre ausbreitet, um den elfjährigen Aktivitätszyklus zu ermöglichen. Auch für die Vorhersage der Sonnenaktivität und des Weltraumwetters, das Satelliten und Stromnetze bedroht, liefern die Daten des Inouye-Teleskop genannten Observatoriums damit eine neue Grundlage.
Nature, Ubiquitous Kelvin-Helmholtz instabilities driving plasma mixing on the Sun; doi:10.1038/s41586-026-10871-3