Jahrbuch der Max-Planck-Gesellschaft

2018

  • Die Erforschung des Zwergplaneten Ceres

    2018 Nathues, Andreas; Christensen, Ulrich R.
    Die Bedingungen zu erkunden, welche im frühen Sonnensystem geherrscht haben, war das Ziel der NASA Mission Dawn [1], an der sich das MPS mit zwei baugleichen Kameras beteiligte. Dawn erforschte zunächst den Asteroiden Vesta und im Folgenden Ceres. Die Missionsphase bei Ceres hat zu bemerkenswerten Entdeckungen geführt. Wassereis ist sowohl auf der Oberfläche als auch im Inneren der Ceres vorhanden und hat deren Mineralzusammensetzung modifiziert. Darüber hinaus gelang der Nachweis von kryomagmatischer Aktivität.

2017

  • Solare Variabilität und Klima

    2017 Krivova, Natalie; Yeo, Kok Leng; Solanki, Sami K.; Wu, Chi-Ju

    Die Sonne versorgt die Erde mit Licht und Wärme. Sie ist eine zuverlässige, aber nicht völlig konstante Energiequelle. Etwa 40 Jahre der weltraumgestützten Überwachung der Strahlungsleistung der Sonne haben ihre Schwankungen auf allen jemals beobachteten Zeitskalen (Minuten bis Jahrzehnte) deutlich aufgezeigt. Die Variabilität auf Zeitskalen von etwa einem Tag und länger wird dabei durch das ruhelose solare Magnetfeld verursacht. Wenn man weiß, wie sich das Magnetfeld an der Oberfläche in der Vergangenheit verändert hat, lassen sich auch die Veränderungen der Sonnenhelligkeit rekonstruieren.

2016

  • Sechs Tage Sonnenaufgang

    2016 Riethmüller, Tino L.; Barthol, Peter; Solanki, Sami K.

    Von einem riesigen Heliumballon getragen hat das Sonnenobservatorium Sunrise bereits zwei sechstägige Flüge entlang des nördlichen Polarkreises absolviert. Während der erste Flug zahlreiche neue Erkenntnisse über die untere Atmosphäre der Sonne bei schwacher magnetischer Aktivität lieferte, werden hier ausgewählte Ergebnisse des zweiten Flugs vorgestellt, der bei deutlich erhöhter Sonnenaktivität stattfand.

2015

  • Rotation und Aktivität sonnenähnlicher Sterne

    2015 Nielsen, Martin B.; Gizon, Laurent

    Der Ursprung magnetischer Flecke auf Sternen wie der Sonne ist bisher nicht verstanden. In Erklärungsansätzen spielt dabei die Rotation eine Schlüsselrolle. Fünf sonnenähnliche Sterne wurden gefunden, die mit dem Weltraumteleskop Kepler beobachtet werden und deren Rotationsraten im Inneren (mittels Asteroseismologie) und nahe der Oberfläche (mittels Sternflecke) gemessen werden konnten. Diese Messungen zeigen, dass der Unterschied zwischen den beiden Rotationsraten klein ist. Die kommende Weltraummission PLATO wird es erlauben, diese Analyse auf tausende sonnenähnlicher Sterne auszuweiten.

2014

  • Rosetta und Philae beim Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko

    2014 Boehnhardt, Hermann
    Rosetta untersucht seit Sommer 2014 den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Im November 2014 wurde der Philae-Lander auf dem Kometen abgesetzt. Die ersten Ergebnisse der wissenschaftlichen Instrumente geben neue Erkenntnisse zur Entstehung kleiner Körper in der Frühphase des Sonnensystems, zur Kometenaktivität und zur Bedeutung von Kometen für das Vorhandensein von Wasser auf der Erde preis.
  • Von kalt zu heiß: Am magnetischen Übergang in der Atmosphäre der Sonne

    2014 Peter, Hardi

    Erscheint die Sonne im sichtbaren Licht als gleichmäßige Scheibe, offenbart sie im Röntgenlicht ihre komplexe magnetische Natur. Besonderes physikalisches Interesse gilt dabei einem Gebiet nur wenige 1000 km oberhalb der Sonnenoberfläche, das durch ein enges Wechselspiel zwischen Magnetfeld und Plasma bestimmt ist. Diesem magnetischen Übergang ist das weltraumgebundene Sonnenobservatorium IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph) gewidmet. Hier werden einige Ergebnisse vorgestellt, die ein neues komplexeres Bild der Atmosphäre der Sonne zeichnen und eine Vielzahl neuer Fragen aufwerfen.

2013

  • Die Erforschung des Asteroiden 4 Vesta

    2013 Nathues, Andreas; Christensen, Ulrich R.

    Die Bedingungen zu erkunden, welche im frühen Sonnensystem geherrscht haben, ist das Ziel der NASA-Mission Dawn [1], an der sich das MPS mit zwei Kameras beteiligt [2]. Die Dawn-Mission erforschte ein Jahr lang den Asteroiden Vesta und befindet sich nun im Anflug auf Ceres. Die Missionsphase an Vesta hat zu einer Reihe von Entdeckungen geführt, wie dem Nachweis eines Eisenkerns, dem verbreiteten Vorkommen von dunklem Material auf der ansonsten hellen Oberfläche, sowie einer Vielzahl von prägnanten Oberflächenstrukturen, die auf eine bewegte Vergangenheit der Vesta hindeuten.     

  • Flechten mit Magnetfeldern auf der Sonne

    2013 Peter, Hardi

    Die äußere heiße und dynamische Atmosphäre der Sonne, die Korona, wird von Magnetfeldern dominiert. Konvektive Bewegungen an der Oberfläche verflechten die in die Korona reichenden Magnetfeldlinien und induzieren so Ströme, die dissipiert werden und das Plasma heizen. In numerischen Experimenten kann man die zugrundeliegenden Prozesse so gut abbilden, dass die komplexen Beobachtungen der echten Sonne reproduziert werden. Im Wechselspiel von modernen Beobachtungen und numerischen Modellen auf Supercomputern kommt man so einem Verständnis der Heizung, Struktur und Dynamik der Korona näher.

2012

  • Ist die Konvektion im Sonneninneren langsamer als gedacht?

    2012 Birch, Aaron; Gizon, Laurent; Hanasoge, Shravan; Langfellner, Jan
    Konvektion ist der wichtigste Mechanismus für den Energietransport von der Basis der solaren Konvektionszone zur Sonnenoberfläche und verantwortlich für die Aufrechterhaltung der beobachteten globalen Strömungen der Sonne. Helioseismologie, die Nutzung solarer Oszillationen für die Untersuchung des Sonneninneren, wurde auf Beobachtungen des Helioseismic and Magnetic Imager an Bord des Solar Dynamics Observatory angewandt um die Stärke konvektiver Strömungen nach oben zu begrenzen. Die Resultate widersprechen den theoretischen Vorhersagen und erfordern, die Theorie der Konvektion zu überdenken.
  • Wasserquellen im äußeren Sonnensystem

    2012 Hartogh, Paul
    Durch seine hohe Empfindlichkeit lieferte das Weltraumteleskop Herschel einmalige Messergebnisse im Sonnensystem. Dadurch konnte erstmals das Verhältnis der Wasserstoffisotope D/H in einem Kometen der Jupiterfamilie bestimmt werden. Anders als erwartet entspricht dieser Wert dem auf unserer Erde, was den Schluss nahelegt, dass Kometen mögliche Lieferanten unseres irdischen Wassers sind. Ferner wurde ein großer Wassertorus, zentriert um Saturns E-Ring, entdeckt, der ein Medium zum Transport vulkanischen Wassers des Mondes Enceladus in die Atmosphären von Saturn und Titan darstellt.

2011

  • Asteroseismologie eines sonnenähnlichen, planetentragenden Sterns

    2011 Stahn, Thorsten; Gizon, Laurent
    Die Messung von Schwingungen in Sternen erlaubt Rückschlüsse auf deren Aufbau, Entwicklung und innere Rotation. Der sonnenähnliche Stern HD 52265, der von einem Planeten umkreist wird, wurde mit dem Weltraumteleskop CoRoT beobachtet. Die Auswertung der Schwingungen dieses Sterns ermöglicht die präzise Bestimmung seiner stellaren Parameter Masse, Radius und Alter. Ferner war es möglich, seine innere Rotation aus den Schwingungseigenschaften abzuleiten.
  • Wie funktioniert ein Sonnenfleck?

    2011 Lagg, Andreas; Schüssler, Manfred; Solanki, Sami K.
    Die dunklen Sonnenflecken sind Gebiete starken Magnetfeldes auf der Sonnenoberfläche. Die Ursache ihrer charakteristischen Feinstruktur und der damit verbundenen Gasströmungen war für ein Jahrhundert ein ungelöstes Problem der Sonnenphysik. Im Zusammenspiel von Beobachtungen mit höchster räumlicher Auflösung und realistischen Computer-Simulationen wurde dieses Rätsel jetzt gelöst. Die Wechselwirkung des Magnetfeldes mit den konvektiven Strömungen, welche die Energie aus dem Sonneninnern an die Oberfläche transportieren, erklärt Struktur und Dynamik der Sonnenflecken.

2010

  • Erkundung des Sonnensystems mit Herschel

    2010 Hartogh, Paul
    Herschel, das bisher größte Weltraumteleskop, wurde am 14. Mai 2009 mit einer Ariane-V- Rakete ins All befördert und beobachtet seitdem das Universum im fernen Infrarotbereich. Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich mit der Rolle von Wasser und dessen Chemie im Sonnensystem. Dabei werden verschiedene Klassen von Kometen charakterisiert, der Zyklus von Wasser und seine vertikale Verteilung auf dem Mars analysiert und die Herkunft des Wassers in den Stratosphären der Gasriesen und des Saturn-Mondes Titan erforscht.

2009

  • Sunrise – ein Sonnenobservatorium in der Stratosphäre

    2009 Barthol, Peter; Gandorfer, Achim; Schüssler, Manfred; Solanki, Sami K.
    Das größte Teleskop zur Erforschung der Sonne, das je den Erdboden verlassen hat, startete im Juni 2009 von der europäischen Weltraumbasis ESRANGE bei Kiruna (Nordschweden). Getragen von einem Heliumballon mit einem Durchmesser von 130 Metern flog das 2,6 Tonnen schwere Sonnenobservatorium in 37 km Höhe bis nach Nordkanada. Während des fast sechstägigen Fluges in der Stratosphäre wurde die Sonne ohne Unterbrechung beobachtet, zehntausende hochaufgelöster Bilder im ultravioletten Licht aufgenommen und das Magnetfeld an der Sonnenoberfläche mit bislang unerreichter Detailgenauigkeit vermessen.

2008

  • Über den Wolken: Neues von der Venus

    2008 Titov, Dimitri; Markiewicz, Wojciech; Fränz, Markus
    Auch nach zahlreichen sowjetischen und amerikanischen Missionen zum Planeten Venus blieben viele Fragen zur Geschichte und Struktur des Planeten und seiner dichten Atmosphäre offen. Im Jahr 2005 startete daher die erste europäische Mission zum Planeten Venus – Venus-Express, an deren Konzeption das MPI für Sonnensystemforschung maßgeblich beteiligt ist. Erste Analysen der seit 2006 aufgenommenen Daten zeigen eine bisher ungeahnt starke Strukturierung und Dynamik der Wolkenschichten und erlauben neue Rückschlüsse auf die Evolution der Atmosphäre der Venus.

2007

  • Die Physik solarer Eruptionen

    2007 Inhester, Bernd; Wiegelmann, Thomas
    Seit Januar 2007 befinden sich die Sonden der STEREO-Mission der NASA auf ihren Umlaufbahnen um die Sonne und liefern zum ersten Mal simultane Aufnahmen unseres Zentralgestirns und ihrer Umgebung von zwei verschiedenen Standpunkten aus. Wissenschaftler des MPS entwickeln Auswerteverfahren, um aus diesen Aufnahmen dreidimensionale Modelle der Plasmastrukturen in der Sonnenatmosphäre zu erzeugen und die Ergebnisse mit Magnetfeldmodellen der Sonnenkorona zu vergleichen. Ziel der Untersuchungen ist das Verständnis von energiereichen Eruptionen und Massenauswürfen der Sonnenkorona.

2006

  • Helioseismologie

    2006 Gizon, Laurent
    Millionen von Pulsationsmodi, welche durch turbulente Konvektion angeregt werden, ermöglichen es Sonnenphysikern, in die Sonne hineinzusehen. Dreidimensionale helioseismische Verfahren bieten einzigartige Aussichten, um komplexe magnetohydrodynamische Prozesse zu erkunden und die Mechanismen des Sonnenzyklus aufzudecken, während die Ausweitung seismischer Untersuchungen auf entfernte Sterne eine neue Ära der beobachtenden stellaren Forschung eröffnet.

2005

  • Planetare Dynamos

    2005 Christensen, Ulrich; Wicht, Johannes; Fränz, Markus
    Fast alle Planeten in unserem Sonnensystem besitzen oder besaßen ein Magnetfeld. Die Verschiedenartigkeit der Felder lässt auf unterschiedliche dynamische Vorgänge in den Planeten schließen. Ihre Erforschung mittels Planetenmissionen und Computersimulationen ist darum ein wichtiges Werkzeug, das uns Einblicke in die inneren Vorgänge der Himmelskörper ermöglicht. Diese kurze Einführung bietet einen Einblick in die Aktivitäten am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung und legt den Schwerpunkt auf Computermodelle, bei denen in den letzten Jahren große Fortschritte erzielt wurden.

2004

  • Messung koronaler Magnetfelder

    2004 Curdt, Werner; Inhester, Bernd; Innes, Davina; Lagg, Andreas; Solanki, Sami K.; Wang, Tongjiang; Wiegelmann, Thomas; Woch, Joachim
    Die Sonnenkorona beinhaltet heißes Gas bei einer Temperatur von über einer Million Grad. Das Gas ist vor allem in bogenförmigen Strukturen gefangen. Sowohl die hohe Temperatur als auch die Strukturierung des koronalen Gases sind nach heutigem Kenntnisstand auf das Magnetfeld der Sonne zurückzuführen. Die Freisetzung von thermischer Energie findet unter anderem an magnetischen Stromschichten („Sprünge“ im Magnetfeld) statt, die Ordnung in der Korona folgt aus der Tatsache, dass das heiße Gas magnetischen Feldlinien folgen muss. Die Messung des koronalen Magnetfeldes ist jedoch alles andere als trivial. Die geringe Gasdichte bewirkt, dass die Signatur in den Spektrallinien, nämlich deren Aufspaltung und Polarisation durch den Zeeman-Effekt, sehr gering wird und die Magnetfeldmessung daher sehr ungenau wird. Erschwerend hinzu kommen Effekte, die mit zunehmendem Abstand von der Sonnenoberfläche die Polarisation des absorbierten Lichtes verändern. Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau (MPS) hat in den letzten Jahren entscheidende Beiträge zur Lösung dieses schwierigen Problems der Magnetfeldmessung in der Korona beigetragen. Dabei wurden zwei unterschiedliche Ansätze zur direkten Bestimmung des Magnetfeldes verfolgt: die Koronaseismologie und die Infrarot-Polarimetrie. Basierend auf mathematischen Modellen ist es aber auch möglich, die relativ zuverlässigen Informationen aus den Magnetfeldmessungen in der Photosphäre zu verwenden und durch Extrapolation dieser Messungen Rückschlüsse auf die Felder in der Korona zu ziehen.

2003

  • SMART-1 - Europas Mission zum Mond

    2003 Mall, Urs
    Die in den letzten 10 Jahren zum Mond geflogenen Fernerkundungsmissionen haben, nachdem nur kleine Teile der Mondoberfläche von den Apollo-Missionen her bekannt waren, zum ersten Mal erlaubt, einen globalen Überblick über die Zusammensetzung der Mondoberfläche zu gewinnen. Es besteht die Hoffnung, dass beim Mond Einsichten in die Zusammenhänge zwischen geologischer Evolution und der internen sowie thermischen Entwicklung eines Planeten gewonnen werden können, die zu einem generellen Verständnis der Entwicklung von Planeten beitragen. Zurzeit nimmt eine neue weltweite Initiative für eine weitere Phase der Erforschung und der Nutzung des Mondes Gestalt an. Von den geplanten Missionen wird die europäische Mission SMART-1 (Small Advanced Research Missions) als nächste den Mond erreichen. Eines der an Bord der Raumsonde SMART-1 befindlichen Instrumente ist ein vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau entwickeltes Spektrometer für das nahe Infrarot, das der Identifizierung von Mineralien auf der Mondoberfläche dient. Ungestört von dem Einfluss der Erdatmosphäre wird dieses Spektrometer unter anderem auch die der Erde abgewandte Seite der Mondoberfläche untersuchen und sich an der Suche nach Wasser auf dem Mond beteiligen.
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