Koronale Massenauswürfe (englisch: coronal mass ejections oder CMEs) sind ein junges Phänomen, das erst vor etwa 50 Jahren entdeckt wurde. CMEs sind enorm grosse Strukturen, die sich innerhalb weniger Minuten aufgrund magnetischer Umstrukturierungsprozesse in der Sonnenkorona, aus magnetisierten Plasma manifestieren. Die Energie, die dabei freigesetzt wird stößt diese Wolken impulsiv von der Sonne weg und somit breiten sie sich anschließend in den interplanetaren Raum aus.
Aufgrund ihres starken Magnetfeldes, welches über einen langen Zeitraum eine besondere Orientierung (südwärts) besitzen kann, sind sie die Hauptverursacher der allerstärksten Störungen des Weltraumwetters. In den vergangenen 20 Jahren wurde daher intensiv auf dem Gebiet der CMEs und ihrem Ausbreitungsverhalten im interplanetaren Raum, geforscht.
Resultate zeigen, dass sich CMEs im interplanetaren Raum rasch ausweiten und schnell an Größe gewinnen, denn die magnetische Kernstruktur hat einen starken magnetischen Überdruck, der sich an die Umgebung mit niedrigerem Druck anzupassen versucht. Damit sind CMEs ständig Wechselwirkungen mit der umgebenden Heliosphäre ausgesetzt. Die ausgestossenen Magnetfeldstrukturen wechselwirken insbesondere nahe der Sonne stark mit dem Magnetfeld der Korona. Der umgebende Fluss des Sonnenwindes im interplanetaren Raum und seine variierenden Strukturen - insbesondere komprimierte Strukturen des Sonnenwindes (high speed streams) - sind dabei ebenfalls ständig in Interaktion mit den CMEs. So können sich CMEs verformen und von ihrer ursprünglichen Bahn abgelenkt. Dies führt zu Abweichungen in der CME Ausbreitung, ihrer Grösse und Geschwindigkeit sowie der Magnetfeldstärke der innewohnenden Flussröhre. Die genannten Änderungen in diesen Parametern wiederum sind dafür verantwortlich ob ein CME die Erde überhaupt trifft und falls ja, wie stark die Auswirkungen dann auf der Erde sind.
Die 2006 gestartete STEREO Mission hat es zum ersten mal ermöglicht Bilder nicht nur von der Korona sondern direkt vom Sonnenwind zu bekommen, wodurch es gelang CMEs zu verfolgen bis sie auf die Erde treffen. Methoden um aus den heliosphärischen Bildern die Distanz, Richtung und Geschwindigkeit der CME abzuleiten wurden in den letzten Jahren deutlich verbessert und beinhalten nun sogar deformierbare Fronten, welche auf den Sonnenwind reagieren. Die berechnete Ankunftszeit von CMEs bei der Erde stimmt in etwa auf einen halben Tag mit den echten beobachteten Impakts beim L1 Punkt überein, was vergleichbar vielen anderen Methoden ist. Die Mission PUNCH der NASA soll in den nächsten Jahren eine genauere Bestimmung der Position der einzelnen Teile der CMEs, die wir in den heliosphärischen Bildern sehen, ermöglichen.
Wenn eine CME die Erde trifft, ergibt sich je nach Richtung, der Orientierung der Achse und der Geschwindigkeit unterschiedliche Profile der Magnetfeldkomponenten die vor Ort von Raumsonden gemessen werden. Wie genau diese lokalen Signaturen von der globalen Struktur des CME erzeugt werden ist jedoch eine offene wissenschaftliche Frage. Ein Modell wie 3DCORE das am IWF Graz entwickelt wurde beschreibt die Flussröhren in CMEs mittels analytischer Gleichungen. Sie sind in dieser Hinsicht extrem hilfreich um die Daten von Raumsonden wie Parker Solar Probe, STEREO und Solar Orbiter richtig zu interpretieren und um mehr über die bisher unbekannte großräumige Struktur von den Flussröhren in CMEs herauszufinden. Das große ungelöste Problem in diesem Gebiet ist es die südwärts gerichtete Komponente des Magnetfelds in CMEs richtig vorhersagen zu können.