LOFAR-Beobachtungen der Sonnenkorona während Periheldurchgängen der Parker Solar Probe

• Antragsteller: Dr. Christian Vocks
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426501369

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Phänomene der aktiven Sonne, wie Flares und koronale Massenauswürfe (CMEs), setzen energetische Teilchen und Plasmawolken in die Heliosphäre frei. Deren Einfluss auf die Erde und ihre Umgebung wird als „Weltraumwetter“ bezeichnet. Energetische Elektronen erzeugen auf ihrem Weg durch die Sonnenkorona Radioemission, die mit Radioteleskopen wie dem LOw Frequency ARray (LOFAR) beobachtet werden kann. Um ihre Beschleunigung und Freisetzung in die Heliosphäre besser zu verstehen, hat das LOFAR Key Science Project “Solar Physics and Space Weather with LOFAR” gemeinsame Beobachtungskampagnen während der Perihel-durchgänge der Raumsonden Parker Solar Probe (PSP) und Solar Orbiter organisiert, die derzeit die innere Heliosphäre erforschen. Dieses Projekt befasst sich mit der Analyse dieser Daten. Es deckt verschiedene Themen ab, wie Typ III-Bursts, die durch energiereiche Elektronen verursacht werden und die mit LOFAR abgebildet und spektroskopisch beobachtet werden, oder Typ II-Bursts als Signaturen von Schockwellen, die mit koronalen Massenauswürfen verbunden sind. Für dieses Projekt wurde ein Postdoc eingestellt, um die Elektronenbeschleunigung an koronalen Schocks zu modellieren und die beobachteten spektralen Eigenschaften von Typ II-Bursts zu rekonstruieren, wie z. B. die Frequenzentwicklung bei der Ausbreitung des Schocks entlang einer Magnetfeldlinie oder Intensitätsschwankungen bei einer Änderung der Effizienz der Elektronenbeschleunigung. Ein Doktorand beschäftigte sich mit der Aktivität von Typ III-Bursts und der thermischen Entwicklung von koronalen Loops während schwacher Flares. Er führte eine Multi-Wellenlängen-Studie durch, die Röntgendaten des STIX-Teleskops auf der Raumsonde Solar Orbiter und LOFAR-Beobachtungen umfasste, und kombinierte sie mit EUV-Bildern des Satelliten Solar Dynamics Observatory. Eine Differential Emission Measure-Analyse zeigt die thermische Entwicklung der koronalen Loops während des Flares, während Magnetfeldextrapolationen von der Photosphäre in die mittlere und höhere Korona die Verbindung zu den von LOFAR beobachteten Quellenpositionen herstellen. Auf diese Weise kann unterschieden werden, ob Schwankungen in der Typ III-Aktivität auf eine veränderte Effizienz der Elektronenbeschleunigung oder auf eine veränderte magnetische Verbindung mit dem Flare zurückzuführen sind. Darüber hinaus arbeitete eine studentische Hilfskraft mit Solar Orbiter- und PSP-Teilchendaten. Die von ihm entwickelten Softwarepakete bildeten die Grundlage für eine Masterarbeit, die derzeit am AIP erstellt wird und deren Thema es ist, diese mit LOFAR- und Raumsonden-Radiodaten zu kombinieren, um die Beschleunigung und Freisetzung energetischer Elektronen zu untersuchen. Eine weitere Masterarbeit wurde durch die Typ III-Studien des Doktoranden und unserer polnischen Projektpartner angeregt. Die gemeinsamen Beobachtungskampagnen wurden während des Projekts fortgesetzt, und an der Analyse dieser Daten wird weiterhin gearbeitet.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• 16th European Solar Physics Meeting, 6 – 10 September 2021 (online): LOFAR observations of fundamental and harmonic type III emission during an M class flare
  Vocks, Christian
  
• Fine Structure of a Solar Type II Radio Burst Observed by LOFAR. The Astrophysical Journal Letters, 897(1), L15.
  Magdalenić, Jasmina; Marqué, Christophe; Fallows, Richard A.; Mann, Gottfried; Vocks, Christian; Zucca, Pietro; Dabrowski, Bartosz P.; Krankowski, Andrzej & Melnik, Valentin
  
• Interferometric imaging with LOFAR remote baselines of the fine structures of a solar type-IIIb radio burst. Astronomy & Astrophysics, 639, A115.
  Zhang, PeiJin; Zucca, Pietro; Sridhar, Sarrvesh Seethapuram; Wang, ChuanBing; Bisi, Mario M.; Dabrowski, Bartosz; Krankowski, Andrzej; Mann, Gottfried; Magdalenic, Jasmina; Morosan, Diana E. & Vocks, Christian
  
• Radio 2020 & GLOW Assembly, 12 – 14 October 2020, Garching (online): M-class flare radio source evolution observed by LOFAR
  Vocks, Christian
  
• The Frequency Drift and Fine Structures of Solar S-bursts in the High Frequency Band of LOFAR. The Astrophysical Journal, 891(1), 89.
  Zhang, PeiJin; Zucca, Pietro; Wang, ChuanBing; Bisi, Mario M.; Da̧browski, Bartosz; Fallows, Richard A.; Krankowski, Andrzej; Magdalenic, Jasmina; Mann, Gottfried; Morosan, Diana E. & Vocks, Christian
  
• Tuning the Exospace Weather Radio for Stellar Coronal Mass Ejections. The Astrophysical Journal, 895(1), 47.
  Alvarado-Gómez, Julián D.; Drake, Jeremy J.; Fraschetti, Federico; Garraffo, Cecilia; Cohen, Ofer; Vocks, Christian; Poppenhäger, Katja; Moschou, Sofia P.; Yadav, Rakesh K. & Manchester, IV Ward B.
  
• 16th European Solar Physics Meeting, 6 – 10 September 2021 (online): Type III solar radio event observations on 22 August 2017 with LOFAR telescope
  Dabrowski, Bartosz
  
• 5. Nationaler Weltraumwetterworkshop, 21 September 2021 DLR Neustrelitz (onlline): Solar radio observations with LOFAR and space weather applications
  Vocks, Christian
  
• LOFAR imaging of the solar corona during the 2015 March 20 solar eclipse. Astronomy & Astrophysics, 648, A43.
  Ryan, A. M.; Gallagher, P. T.; Carley, E. P.; Brentjens, M. A.; Murphy, P. C.; Vocks, C.; Morosan, D. E.; Reid, H.; Magdalenic, J.; Breitling, F.; Zucca, P.; Fallows, R.; Mann, G.; Kerdraon, A. & Halfwerk, R.
  
• Radio 2021 & GLOW Assembly, 22 – 24 November 2021, Garching: LOFAR observations of fundamental and harmonic type III emission during an M class flare
  Vocks, Christian
  
• RHESSI-20 Workshop, 6 – 9 July 2021, Pisa, Italy (online): SLOFAR observations of fundamental and harmonic type III emission during an M class flare
  Vocks, Christian
  
• RHESSI-20 Workshop, 6 – 9 July 2021, Pisa, Italy (online): Temperature and Differential Emission Measure Evolution of a Limb Flare on 13 January 2015
  Bröse, Malte
  
• Type III Radio Bursts Observations on 20th August 2017 and 9th September 2017 with LOFAR Bałdy Telescope. Remote Sensing, 13(1), 148.
  Dabrowski, Bartosz; Flisek, Paweł; Mikuła, Katarzyna; Froń, Adam; Vocks, Christian; Magdalenić, Jasmina; Krankowski, Andrzej; Zhang, PeiJin; Zucca, Pietro & Mann, Gottfried
  
• URSI GASS 2021, 28 August – 4 September 2021, Rome, Italy (online): Solar radio observations with LOFAR and space weather applications
  Vocks, Christian
  
• URSI GASS 2021, 28 August – 4 September 2021, Rome, Italy (online): Temperature and Differential Emission Measure Evolution of a Limb Flare on 13 January 2015
  Bröse, Malte
  
• Exploring the Circular Polarisation of Low–Frequency Solar Radio Bursts with LOFAR. Solar Physics, 297(4).
  Morosan, Diana E.; Räsänen, Juska E.; Kumari, Anshu; Kilpua, Emilia K. J.; Bisi, Mario M.; Dabrowski, Bartosz; Krankowski, Andrzej; Magdalenić, Jasmina; Mann, Gottfried; Rothkaehl, Hanna; Vocks, Christian & Zucca, Pietro
  
• Imaging of the Quiet Sun in the Frequency Range of 20–80 MHz. The Astrophysical Journal, 932(1), 17.
  Zhang, 张沛 PeiJin 锦; Zucca, Pietro; Kozarev, Kamen; Carley, Eoin; Wang, 王传 ChuanBing 兵; Franzen, Thomas; Dabrowski, Bartosz; Krankowski, Andrzej; Magdalenic, Jasmina & Vocks, Christian
  
• Interpretation of Radio Wave Scintillation Observed through LOFAR Radio Telescopes. The Astrophysical Journal Supplement Series, 263(2), 36.
  Forte, Biagio; Fallows, Richard A.; Bisi, Mario M.; Zhang, Jinge; Krankowski, Andrzej; Dabrowski, Bartosz; Rothkaehl, Hanna & Vocks, Christian
  
• Lensing from small-scale travelling ionospheric disturbances observed using LOFAR. Journal of Space Weather and Space Climate, 12, 34.
  Boyde, Ben; Wood, Alan; Dorrian, Gareth; Fallows, Richard A.; Themens, David; Mielich, Jens; Elvidge, Sean; Mevius, Maaijke; Zucca, Pietro; Dabrowski, Bartosz; Krankowski, Andrzej; Vocks, Christian & Bisi, Mario
  
• LOFAR Family Meeting 2022, 13 – 17 June 2022, Köln: First joint STIX and LOFAR Observations of a Flare Event on 6 June 2020
  Bröse, Malte
  
• LOFAR Family Meeting 2022, 13 – 17 June 2022, Köln: Interferometric imaging of the type IIIb radio bursts observed with LOFAR on 22 August 2017
  Dabrowski, Bartosz
  
• LOFAR Family Meeting 2022, 13 – 17 June 2022, Köln: Separating fundamental and harmonic sources in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• LOFAR Family Meeting 2022, 13 – 17 June 2022, Köln: Simulations of type II solar radio bursts to interpret LOFAR observations
  Wu, Y.
  
• Pulsar scintillation studies with LOFAR. Astronomy & Astrophysics, 663, A116.
  Wu, Ziwei; Verbiest, Joris P. W.; Main, Robert A.; Grießmeier, Jean-Mathias; Liu, Yulan; Osłowski, Stefan; Moochickal, Ambalappat Krishnakumar; Nielsen, Ann-Sofie Bak; Künsemöller, Jörn; Donner, Julian Y.; Tiburzi, Caterina; Porayko, Nataliya; Serylak, Maciej; Künkel, Lars; Brüggen, Marcus & Vocks, Christian
  
• Radio 2022 and GLOW Annual Assembly, 2 – 4 November 2022, Berlin: Fundamental-harmonic source pairs in in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• Solar Orbiter Summer School 2022, 30 May – 3 June 2022, Sète, France: First joint STIX and LOFAR Observations of a Flare Event on 6 June 2020
  Bröse, Malte
  
• Solar Physics High Energy Research (SPHERE) Workshop, 11 - 15 July 2022, Windisch, Switzerland: Temperature and differential emission measure evolution of a limb flare on 13 January 2015
  Bröse, Malte
  
• The Kinetic Expansion of Solar-wind Electrons: Transport Theory and Predictions for the Very Inner Heliosphere. The Astrophysical Journal, 927(2), 162.
  Jeong, Seong-Yeop; Verscharen, Daniel; Vocks, Christian; Abraham, Joel B.; Owen, Christopher J.; Wicks, Robert T.; Fazakerley, Andrew N.; Stansby, David; Berčič, Laura; Nicolaou, Georgios; Agudelo, Rueda Jeffersson A. & Bakrania, Mayur
  
• Type III radio bursts and excitation of Langmuir waves by energetic electrons. Astronomy & Astrophysics, 660, A91.
  Mann, G.; Vocks, C. & Warmuth, A.
  
• URSI Kleinheubacher Tagung 2022, 27 – 29 September 2022: Exploring the inner heliosphere with combined LOFAR and Solar Orbiter / Parker Solar Probe observations
  Vocks, Christian
  
• CESRA Workshop 2023, 3 – 7 July 2023, University of Hertfordshire, UK: bservations of the Sun and heliosphere using LOFAR for a coordinated ground- and space-based approach to Space-Weather research.
  Zucca, Pietro
  
• CESRA Workshop 2023, 3 – 7 July 2023, University of Hertfordshire, UK: Flare-accelerated electrons and the thermal evolution of the associated active region
  Bröse, Malte
  
• CESRA Workshop 2023, 3 – 7 July 2023, University of Hertfordshire, UK: Separating fundamental and harmonic sources in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• DPG – Frühjahrstagung 2023, 20 – 24 March 2023, Dresden: Exploring the inner heliosphere with combined LOFAR and Solar Orbiter / Parker Solar Probe observations
  Vocks, Christian
  
• DPG – Frühjahrstagung 2023, 20 – 24 March 2023, Dresden: Joint LOFAR and STIX observations of flare-accelerated electrons in the solar corona
  Bröse, Malte
  
• EGU General Assembly 2023, 23 – 28 April 2023, Vienna, Austria: Flare-accelerated electrons and their traces in the solar corona observed by space- and ground-based instruments
  Bröse, Malte
  
• EGU General Assembly 2023, 23 – 28 April 2023, Vienna, Austria: Separating fundamental and harmonic sources in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• Interferometric imaging of the type IIIb and U radio bursts observed with LOFAR on 22 August 2017. Astronomy & Astrophysics, 669, A52.
  Dabrowski, Bartosz; Mikuła, Katarzyna; Flisek, Paweł; Vocks, Christian; Zhang, PeiJin; Magdalenić, Jasmina; Warmuth, Alexander; Morosan, Diana E.; Froń, Adam; Fallows, Richard A.; Bisi, Mario M.; Krankowski, Andrzej; Mann, Gottfried; Błaszkiewicz, Leszek; Carley, Eoin P.; Gallagher, Peter T.; Zucca, Pietro; Rudawy, Paweł; Hajduk, Marcin ... & Sidorowicz, Tomasz
  
• LOFAR Family Meeting, 12 – 16 June 2023, Olsztyn, Poland: Flare-accelerated electrons and the thermal evolution of the associated active region
  Bröse, Malte
  
• LOFAR Family Meeting, 12 – 16 June 2023, Olsztyn, Poland: Fundamental and harmonic emission in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• LOFAR Family Meeting, 12 – 16 June 2023, Olsztyn, Poland:The solar radio bursts observations with LOFAR
  Dabrowski, Bartosz
  
• LOFAR Family Meeting, 3 – 7 June 2023, Leiden, Netherlands: Evolution of fundamental and harmonic sources in LOFAR type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• LOFAR Family Meeting, 3 – 7 June 2023, Leiden, Netherlands: Solar research with LOFAR telescope (invited)
  Dabrowski, Bartosz
  
• LOFAR Observations of Substructure Within a Traveling Ionospheric Disturbance at Mid‐Latitude. Space Weather, 21(1).
  Dorrian, Gareth; Fallows, Richard; Wood, Alan; Themens, David R.; Boyde, Ben; Krankowski, Andrzej; Bisi, Mario; Dąbrowski, Bartosz & Vocks, Christian
  
• Radio 2023, 14 – 17 November 2023, Bochum: Fundamental and harmonic emission in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• Solar Physics High Energy Research (SPHERE) Workshop, 20 – 23 June 2023, Maryland, USA: Flare-accelerated electrons and the thermal evolution of the associated active region
  Bröse, Malte
  
• Towards the possibility to combine LOFAR and GNSS measurements to sense ionospheric irregularities. Journal of Space Weather and Space Climate, 13, 27.
  Flisek, Paweł; Forte, Biagio; Fallows, Richard; Kotulak, Kacper; Krankowski, Andrzej; Bisi, Mario; Mevius, Maaijke; Froń, Adam; Tiburzi, Caterina; Soida, Marian; Śmierciak, Bartosz; Grzesiak, Marcin; Matyjasiak, Barbara; Pożoga, Mariusz; Dąbrowski, Bartosz; Mann, Gottfried; Vocks, Christian; Zucca, Pietro & Błaszkiewicz, Leszek
  
• URSI GASS 2023, 19 – 26 August 2023, Sapporo, Japan: Separating fundamental and harmonic sources in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• URSI Kleinheubacher Tagung 2023, 26 – 28 September 2023: Fundamental and harmonic emission in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• URSI Kleinheubacher Tagung 2023, 26 – 28 September 2023: Solar radiation studied with LOFAR
  Dabrowski, Bartosz
  
• DPG – Frühjahrstagung 2024, 26 – 29 February 2024, Greifswald: Separating fundamental and harmonic emission in LOFAR solar type III radio burst images
  Vocks, Christian
  
• Fine structures of a solar type III radio bursts observed with LOFAR. Acta Geophysica, 73(1), 987-993.
  Dabrowski, Bartosz; Wolowska, Aleksandra; Vocks, Christian; Magdalenić, Jasmina; Zhang, Peijin; Flisek, Pawel; Bröse, Malte; Morosan, Diana E.; Krankowski, Andrzej; Fron, Adam; Mann, Gottfried; Zucca, Pietro; Bisi, Mario; Fallows, Richard; Gallagher, Peter; Marqué, Christophe; Matyjasiak, Barbara & Rothkaehl, Hanna
  
• Imaging spectroscopy of a spectral bump in a type II radio burst. Astronomy & Astrophysics, 684, L22.
  Zhang, Peijin; Morosan, Diana E.; Zucca, Pietro; Normo, Sanna; Dabrowski, Bartosz; Krankowski, Andrzej & Vocks, Christian