Die Entschlüsselung des kleinskaligen Sonnenmagnetfelds

• Antragstellerin: Dr. Catherine Fischer
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273324322

Die Sonnenoberfläche ist vollständig von Magnetfeldern überzogen, deren Details auch mit modernsten Sonnenteleskopen nicht aufgelöst werden können. In der ruhigen Sonne, also außerhalb von aktiven Regionen, bilden diese Felder kurzlebige und sehr dynamische Einheiten. Diese sogenannten kleinskaligen Magnetfelder fungieren als Treiber von Phänomenen wie Überschalljets und magneto-akustischen Schocks und sind unter anderem für die Variabilität der Solarkonstanten verantwortlich, der gemessenen Sonneneinstrahlung auf der Erde. Zudem sind sie der Schlüssel zu einem der größten Rätsel der Sonnenphysik: der bislang nicht geklärten Ursache für die Aufheizung der äußeren Sonnenatmosphäre.Die kleinskaligen Magnetfelder sind derzeit nur schwer zugänglich, da wir sie bisher räumlichen nicht auflösen können und die Polarisationssignale, mit deren Hilfe sie überhaupt erst identifiziert werden können, äußerst schwach sind und nah an der Rauschgrenze liegen. Dennoch konnten verschiedene Aspekte des kleinskaligen Magnetfelds mit Hilfe innovativer Methoden ans Licht gebracht werden und durch Vergleiche mit komplexen numerischen Simulation, die in der Lage sind, hochaufgelöste Beobachtungen zu synthetisieren, erfasst werden. Genau an dieser Stelle soll unser vorgeschlagenes Forschungsvorhaben ansetzen.Wir werden garantierten Zugang zum GREGOR-Teleskop haben, dem größten europäischen Sonnenteleskop, welches Daten mit einer bislang nicht dagewesenen räumlichen Auflösung von etwa 70 km liefert.Wir haben 4 Kernfragen identifiziert, welche sich, auf dem neuesten Stand der Forschung, mit der Herkunft, Verteilung, Entwicklung und Auslöschung der kleinskaligen Magnetfelder befassen:(1) Simultane Beobachtungen im sichtbaren Wellenlängenspektrum und im Infrarotbereich werden miteinander verglichen, um ihr scheinbar widersprüchliches Verhalten zu klären und um den Geltungsbereich numerischer Simulationen zu testen. (2) Durch die gleichzeitige Ausnutzung komplementärer diagnostischer Methoden werden verschiedene Aspekte der kleinskaligen Magnetfelder beleuchtet, um daraus ein möglichst vollständiges Bild der Magnetfeldverteilung auf der Skala der Granulation, den kleinsten Konvektionszellen, zu erhalten. (3) Darüber hinaus wird die Verstärkung des Magnetfelds sowie (4) dessen Auslöschung näher untersucht. Im Brennpunkt steht dabei das Verhalten in der Chromosphäre, welche auf die Ereignisse in der darunterliegenden Photosphäre reagiert.Die Interpretation der Beobachtungsdaten wird durch Vergleiche zu numerischen Simulationen unterstützt, welche die strahlungsgetriebenen magneto-hydrodynamischen Prozesse der solaren Atmosphäre modellieren. Hierfür werden etablierte Codes verwendet: CO5BOLD, der die Sonnenatmosphäre von der Konvektionszone bis zur Chromosphäre simulieren kann, sowie MURaM, mit dem bereits die theoretische Annahme der Erzeugung kleinskaliger Magnetfelder durch einen lokalen Dynamo demonstriert werden konnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Nazaret Bello Gonzalez