Der Ursprung von 3He-reichen energetischen Teilchen auf der Sonne

• Antragsteller: Dr. Radoslav Bucik, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278164843

In Sonnenflares werden Wasserstoff und Helium, die in der Sonne häufigsten Elemente, nur verhältnismäßig schwach beschleunigt. Statt dessen werden die seltenen Spezies, ultraschwere Elemente und das leichte 3He Isotop, bevorzugt beschleunigt. So ist zum Beispiel das 3He Isotop in den energiereichen Teilchen von Flares um bis zu vier Größenordnungen gegenüber seiner Häufigkeit auf der Sonne angereichert. Die Prozesse, die zu diesen solaren energiereichen Teilchen (Solar Energetic Particles, SEP) führen, zählen damit zu den effektivsten Beispielen von Fraktionierung in der Astrophysik. In diesem Projekt wollen wir die Prozesse untersuchen, die zu dieser außergewöhnlichen Anreicherung dieser Teilchen und ihrem Entweichen von der Sonne führen. Beobachtungen von EUV Jets, die erst kürzlich mit 3He-reichen SEP-Events in Verbindung gebracht werden konnten, lassen vermuten, dass Magnetfeldrekonnektion zwischen geschlossenen Magnetfeldbögen und offenen Feldern die Hauptursache für die Beschleunigung und das Entweichen energiereicher Teilchen in den interplanetaren Raum darstellt. Die häufig beobachtete stetige Anreicherung schwerer Ionen mit zunehmendem Massen-zu-Ladungs-Verhältnis steht im Widerspruch zu der Anreicherung des leichten 3He Isotops und ist bisher nicht zufriedenstellend erklärt. Der plausibelste der derzeit diskutierten Beschleunigungsmechanismen ist die Gryrowechselwirkung der Ionen mit Plasmawellen, die direkt durch Feldrekonnektion und Elektronenstrahlen erzeugt werden können. Um das Ziel dieses Projektes zu erreichen, werden wir eine bislang einmaliges Verfahren einsetzen, das erst in den letzten Jahren durch simultane Beobachtungen von mehreren Raumsonden möglich wurde. Diese Beobachtungen umfassen einerseits die Abbildung der gesamten Sonnenscheibe in schneller Zeitfolge und hoher Auflösung in verschiedenen EUV-Wellenlängen und andererseits in-situ Messungen energiereicher Ionen. Insbesondere planen wir mit diesen remote-sensing und in-situ Beobachtungen von den beiden STEREO Sonden und den erdnahen Satelliten ACE und SDO zum ersten Mal (1) die zeitlichen Eigenschaften der 3He-reichen SEP Quellen zu untersuchen in den Fällen, in denen verschiedene Sonden nacheinander mit dem Quellgebiet magnetisch verbunden sind; (2) die räumlichen Eigenschaften der 3He-reichen SEP Quellen zu untersuchen in den Fällen, in denen verschiedene Sonden gleichzeitig mit dem Quellgebiet durch interplanetare und koronale Feldlinien magnetisch verbunden sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Glenn M. Mason; Dr. Mark E. Wiedenbeck