Stereoskopische Magnetfeldmodellierung der Sonnenkorona

• Antragsteller: Dr. Thomas Wiegelmann
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 342658497

Im Rahmen des geplanten Projekts 'stereoskopische Magnetfeldmodellierung der Sonnenkorona' beabsichtigen wir Magnetfelder in der Korona, vor allem über aktiven Regionen zu untersuchen. Da es keine akkuraten, kontinuierlichen, direkten Messungen koronaler Magnetfelder gibt, wurden zwei komplementäre Methoden entwickelt um ihre 3D Struktur zu rekonstruieren: Stereoskopie und die Extrapolation photosphärischer Magnetfeldmessungen in die Korona. Die Genauigkeit beider Methoden hängt von den zur Verfügung stehenden Messdaten ab, insbesondere auch von der Fähigkeit in EUV-Bildern von verschiedenen Raumsonden dieselben Magnetfeldstrukturen zu identifizieren und von Messfehler in den photosphärischen Feldmessungen. Eine wichtige Neuerung ist es daher, diese beiden Methoden zu kombinieren. Wir haben ein entsprechendes Computerprogramm 'stereoskopische nichtlineare, kraftfreien Magnetfeldmodelle' (S-NLFFF) entwickelt und mit synthetischen Daten ausführlich getestet.Im Rahmen dieses Projekts möchten wir diese neue Methode auf Daten von SDO und STEREO anwenden um die 3D-Struktur des koronalen Magnetfeldes mit bisher unerreichter Genauigkeit zu rekonstruieren. Auch ist eine Weiterentwicklung des S-NLFFF-codes geplant, um auch mit EUV-Bildern von nur einer Sonde (SDO) zu arbeiten, ohne dass Stereoskopie notwendig ist. Seit dem Start von SDO im Jahre 2010 sind die dazu notwendigen Daten kontinuierlich vorhanden. Es ist geplant den S-NLFFF-code sowohl in kartesischer Geometrie (für aktive Gebiete) als auch in Kugelgeometrie (global, ganze Sonne) zu implementieren.Das Optimierungsprinzip in unserem NLFFF-code erlaubt es problemlos weitere Messdaten, etwa Vektormagnetfeldmessungen in der Chromosphäre, zu berücksichtigen. Damit können zum ersten Mal kraftfreie Koronamodelle mit Magnetfeldmessungen aus zwei Höhen (Photosphäre und Chromosphäre) und zusätzlich mit Koronabildern berechnet werden.Kraftfreie Modelle sind strenggenommen nur in der Korona gültig, nicht aber in der Photosphäre und unteren Chromosphäre. Um diese Schichten der Sonnenatmosphäre ebenfalls zu Modellieren muss der Plasmadruck und die Gravitation berücksichtigt werden. Ein entsprechendes magnetostatisches Modell wurde in unserer Arbeitsgruppe entwickelt. Die so rekonstruierten 3D-Magnetfeldbögen werden dann auf EUV-Bilder in verschiedenen Wellenlängen projektiert um daraus die Temperatur, Dichte und der Plasmadruck entlang dieser Bögen zu bestimmen. Der magnetostatische Code extrapoliert diese Größen dann selbstkonsistent im gesamten Gebiet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen