Eine umfassende Untersuchung innerer Schwerewellen der magnetisierten Sonnenatmosphäre mit Hilfe numerischer Simulationen

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Roth
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 317162715

Die komplexe magnetische Atmosphäre der Sonne erlaubt die Ausbreitung verschiedener Wellenphänomene. Diese magneto-atmosphärischen Wellen sind teilweise für den Massen- und Energiehaushalt der äußeren Sonnenschicht verantwortlich. Allerdings sind die magneto-hydrodynamischen Prozesse, welche die Erzeugung, Ausbreitung und Dissipation dieser Wellen bestimmen, bisher nur schlecht verstanden. Eine eindeutige Kenntnis aller verschiedenen Wellenphänomene ist unerlässlich will man verschiedene wichtige Probleme der Sonnenphysik lösen. Hierzu gehört auch die Frage nach der Heizung der oberen Schichten der Sonnenatmosphäre. Jüngste Forschung in diese Richtung hat das Interesse an inneren Schwerewellen wieder aufleben lassen, da diese imstande wären, ausreichend Energie in die oberen Schichten zu übertragen, um dort den Energieverlust durch Abstrahlung auszugleichen. Jedoch zeigen Beobachtungen der Sonne, dass diese Wellen in Regionen starken Magnetfelds unterdrückt werden. Dies wirft die Frage nach deren tatsächlichem globalem Einfluss auf, da die Sonnenatmosphäre durch Magnetfelder auf jedweglichen Skalen durchdrungen wird. Neueste Arbeiten zeigen unter Verwendung von Strahlentheorie, dass innere Schwerewellen in andere magneto-atmosphärische Wellen umgewandelt werden können. Dies ist abhängig von den Eigenschaften der magnetisierten Umgebung, durch welche sie propagieren. Wir schlagen vor, dass diese Kopplung eine Möglichkeit darstellt, mittels innere Schwerewellen indirekt zum allgemeinen Energiebudget der Sonnenatmosphäre beitragen zu können. Mit Hilfe modernster numerischer Simulationen werden wir eine umfassende Studie der Erzeugung und Ausbreitung innerer Schwerewellen in realistischen Sonnenmodellen (erster und zweiter Teil des Projekts) durchführen. Die Untersuchung der Eigenschaften dieser Wellen in einer Atmosphäre mit räumlich und zeitlich variierendem Magnetfeld wird uns näher an die tatsächlichen Prozesse, die auf der Sonne vor sich gehen, heranbringen. Als ein wichtiger Schritt nach vorne werden wir unsere Simulationsmodelle dann verwenden, um Daten zu synthetisieren, welche wahre Beobachtungen der Sonne nachahmen, und ihre Eigenschaften gemäß des Standpunkts eines Beobachters untersuchen (dritter Teil des Projekts). Dies wird zu einer deutlich besseren Interpretation der gegenwärtigen und zukünftigen Beobachtungen führen und wird unser Wissen über die Rolle von Wellen in der Sonnenatmosphäre verbessern. Die erwartete breitere Bedeutung der vorgeschlagenen Arbeit ist es, ein Bindeglied zwischen all den verschiedenen Wellenphänomenen in der Sonnenatmosphäre und ihrer individuellen Beiträge zum Energiegleichgwicht herzustellen. Dies gilt sowohl für die direkten als auch indirekten Beiträge als auch für ihre Möglichkeit, die Natur der magnetischen Sonnenatmosphäre aufzuschlüsseln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Professor Jason Jackiewicz, Ph.D.