Interaktion zwischen koronalen Wellen und koronalen Löchern

Die Sonnenkorona ist die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre und obwohl wir dank anspruchsvoller Satellitenmissionen viele Details ihrer Struktur erkennen können, bleiben wichtige Fragen teilweise ungelöst. Eines der interessantesten Phänomene, das Wissenschafter seit über 100 Jahren beschäftigt, ist die Frage, warum die Korona so hohe Temperaturen aufweist. Innerhalb der Sonnenatmosphäre gibt es verschiedene Strukturen und Phänomene, die bezeichnend sind für die Aktivität der Sonne. Die Analyse dieser Strukturen ist entscheidend, um die Prozesse innerhalb der Korona zu verstehen und somit Fragen zu beantworten, die unser tägliches Leben beeinflussen. Koronale Löcher sind die dunkelsten Regionen in der Sonnenkorona. Wenn diese mit sogennanten Koronale Wellen interagieren, können wir interessante Phänomene wie zum Beispiel reflektierte Wellen oder magnetisch helle Punkte beobachten. Koronale Löcher sind von großer Bedeutung, da sie der Ursprung von sogennanten high-speed streams sind, welche die Struktur des interplanetaren Raums beeinflussen und das sogenannte Space Weather mitbestimmen. Der Begriff Space Weather umfasst eine Ansammlung von physikalischen Prozessen, die ausgehend von der Sonne, menschliche Aktivitäten auf der Erde und im Weltraum, im speziellen Satellitenkommunikation, beeinflussen. Um dieses Weltraumwetter vorhersagen zu können, bedarf es bestmöglicher Beobachtungsdaten, welche jedoch im Hinblick auf Genauigkeit und Durchgängigkeit bestimmten Beschränkungen unterliegen. Aus diesem Grund sind Computersimulationen, welche diese Beobachtungsdaten ergänzen und teilweise erklären, von großer Wichtigkeit. Computersimulationen der Sonnenatmosphäre basieren für gewöhnlich auf der numerischen Lösung der klassischen Gleichungen der Magnetohydrodynamik (MHD). Resultate dieser Simulationen weisen in weiten Teilen gute Übereinstimmung mit Beobachtungsdaten auf, allerdings können damit nicht alle beobachteten Phänomene hinreichend genau erklärt werden. Um eine höhere Genauigkeit der Resultate zu erzielen und die physikalischen Prozesse in der Korona umfassender zu beschreiben, bedarf es komplexer theoretischer Modelle, die durch 3D MHD Simulationen ergänzt werden. Das Ziel unseres Projekts ist deshalb die Entwicklung eines neuartigen theoretischen Modells, welches eine Weiterentwicklung aber auch Neuaufstelleung des klassischen MHD-Modells für die Interaktion von Kornalen Wellen und Koronalen Löchern darstellt. Bisher wurde außerdem noch nie eine solche Interaktion in 3D, welche auch komplexe Strukturen von Koronalen Löchern inkludiert, simuliert. Aufgrund der Analyse dieser absolut neuartigen Computersimulationen erwarten wir neue Erkenntnise über die Bewegung von Koronalen Wellen, die Eigenschaften von Koronalen Löchern sowie eine deutliche Verbesserung von Sonnenwind-Modellen und Space Weather Prognosen.