Das Magnetfeld der ruhigen Sonne und neu auftretender magnetischer Fluss - Dynamik, Energiehaushalt und Auswirkungen auf höhere atmosphärische Schichten

• Antragsteller: Professor Dr. Carsten Denker
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391070020

Die Erforschung des komplexen Spannungsverhältnis und der diffizilen Beziehung zwischen den allgegenwärtigen Magnetfeldern der ruhigen Sonne und dem neu auftretenden magnetischen Fluss motiviert diese deutsch-tschechische Forschungskooperation. Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und das Astronomische Institut der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik (ASU) schlagen vor, gemeinsam photosphärische und chromosphärische Magnetfelder zu untersuchen. Neu auftretende Flussregionen (engl. emerging flux region, EFR) zeigen photosphärische Signaturen, die das reguläre Granulationsmuster beeinflussen, sowie Mikroporen und Poren erzeugen und schließlich zu größeren, komplexeren Strukturen wie aktiven Regionen mit Ansammlungen von Poren und Sonnenflecken führen. Die chromosphärische Reaktion auf den neu auftretenden Fluss ist ein System von mit dem Magnetfeld ausgerichteten, dunklen Strukturen, die kühles Plasma enthalten. Dieses System von bogenförmigen Filamenten (engl. arch filament system, AFS) ist in der starken chromosphärischen Absorptionslinie H-alpha visuell und im He I-Triplett bei 1083,0 nm im nahen Infraroten (NIR) deutlich zu sehen. Ein aufsteigendes System von Omega-förmigen Schleifen beschreibt am besten die beobachteten Eigenschaften von EFR und AFS, liefert jedoch nur eine Illustration der Prozesse aber keine vollständige Beschreibung der zugrunde liegenden Physik. Deshalb werden wir im Detail nachvollziehen, wie sich der neue magnetische Fluss von der Photosphäre, über die Chromosphäre und die Übergangsregion, bis in die Korona ausbreitet; wir werden die dreidimensionale Magnetfeldtopologie ableiten und die Stabilität der Magnetfeldkonfiguration untersuchen, sowie den Energieeintrag und die Energiebilanz in verschiedenen atmosphärische Schichten bewerten. Wir werden analysieren, wie (magneto)akustische chromosphärische Wellen und kleinräumige magnetische Rekonnexion zum Energieeintrag in die Korona beitragen. Das zentrale Thema des Forschungsprojektes betrifft grundlegende Prozesse auf der Sonne, wie die Wechselwirkung zwischen Plasmabewegungen und dem solaren Magnetfeld. Unsere Untersuchung basiert auf bildgebender und NIR-Spektropolarimetrie mit dem Sonnenteleskop GREGOR und kombiniert hochauflösende bodengebundene Beobachtungen mit Magnetfeldmessungen und Bildern im extremen Ultraviolett, die von Weltraummissionen stammen. Das 1,5-Meter GREGOR Teleskop ist das größte Sonnenteleskop in Europa und eine erstklassige Forschungseinrichtung für hochauflösende Sonnenbeobachtung. Das Forschungsprojekt liefert maßgebliche Beiträge zur Konkretisierung von wissenschaftlichen Fragestellungen, zur Definition von Beobachtungskampagnen, zur verbesserten Datenreduktion und -analyse sowie zur Vorbereitung auf die nächste Generation von Sonnenteleskopen wie dem US-amerikanischen Daniel K. Inouye Sonnenteleskop (DKIST) und dem Europäischen Sonnenteleskop (EST).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Mitverantwortliche: Dr. Horst Balthasar; Dr. Christoph Kuckein; Dr. Meetu Verma
• Kooperationspartner: Professor Dr. Petr Heinzel; Jan Jurcak, Ph.D.; Professor Dr. Michal Sobotka; Michal Svanda, Ph.D.