Sonnenforschung: Untere Sonnenatmosphäre und Magnetfeld der Sonne

Untere Sonnenatmosphäre und Magnetismus

Die magnetische Aktivität der Sonne spielt bei nahezu allen Prozessen in der Sonnenatmosphäre eine entscheidende Rolle. Sie ist verantwortlich für den 22-jährigen Sonnenzyklus und manifestiert sich in den häufig spektakulären sichtbaren Phänomenen, wie zum Beispiel Sonnenflecken, Protuberanzen und koronalen Massenauswürfen. Um diese Prozesse zu verstehen, bedarf es präziser Messungen der physikalischen Bedingungen in der Photosphäre und den darüber liegenden unteren Schichten der Sonnenatmosphäre.

Sonnenfleck beobachtet mit dem Spektropolarimeter des Weltraum- observatoriums Hinode. Die in der SLAM Gruppe entwickelten Analyse- methoden erlauben eine deutliche Erhöhung des Informationsgehaltes der Aufnahmen (rechte Bildhälfte).

Die Forschungsgruppe “Solar Lower Atmosphere and Magnetism” (SLAM) analysiert das Sonnenspektrum mit Hilfe von Instrumenten, die an den größten Sonnenteleskopen weltweit betrieben werden. Die Bestimmung der solaren Magnetfelder basiert auf der Messung und Interpretation der Polarisations- eigenschaften des solaren Spektrums. Unter dem Einfluss von Magnetfeldern wird das von der Photosphäre abgestrahlte Licht durch den Zeeman-Effekt polarisiert. Die Spektropolarimetrie zielt auf die wellenlängenabhängige Messung des Stärke und auch der Richtung der Polarisation des von der Sonne abgestrahlten Lichtes. Die Analyse dieser Messung erfordert numerische Modellierung der Strahlungstransportgleichung und ausgeklügelte Methoden zur Bildrekonstruktion. Die Entwicklung von Software für diese Zwecke stellt einen weiteren Schwerpunkt der Aktivitäten der SLAM Gruppe dar.

Resultate von theoretischen Rechnungen basierend auf magneto-hydro- dynamischen Simulationen zeigen, dass sich die für das Verständnis des Energie- gleichgewichts in der Sonnenatmosphäre ablaufenden Prozesse auf kleinsten räumlichen und zeitlichen Skalen abspielen. Die Messung dieser Prozesse erfordert daher Sonnenteleskope mit großer Apertur und hochempfindliche Spektropolarimeter. Die Entwicklung dieser Instrumente und die Beteiligung am Betrieb von Sonnenobservatorien stellt ein weiteres Standbein der SLAM Gruppe dar.

Strahlteiler-Würfel am Gregor Teleskop auf Teneriffa verteilen das Sonnenlicht auf den Wellenfrontsensor der Adaptiven Optik (KAOS, grüner Kanal), auf das Infrarot Spektropolarimter (GRIS, infraroter Kanal) und auf das GREGOR Fabry-Pérot Interferometer (GFPI, Weisslicht-Kanal).

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