Solar and stellar magnetic polarisation

Das von magnetischen, chemisch ungewöhnlichen (CP) Sternen der oberen Hauptreihe kommende Licht zeigt einen geringe, aber noch meßbare lineare Polarisation, welche abhängig ist von der Geometrie des Magnetfeldes auf der Sternoberfläche und welche mit der Rotation des Sternes variiert. Diese Polarisation realistisch zu modellieren, ihre Eigenschaften zu erkunden, und ihre Verwendbarkeit in der Diagnose stellarer Magnetfelder zu prüfen, war ein wesentliches Ziel des gegenständlichen Projektes. Zu diesem Zwecke war es notwendig, einen neuen Computer-Code COSSAM (Codice per la sintesi spettrale nelle atmosfere magnetiche) zu entwickeln, welcher die Synthese des Spektrums eines rotierenden magnetischen Sternes im linear und zirkular polarisierten Licht erlaubt. Dabei sind im sichtbaren Spektralbereich viele Hunderttausende von Linien und ein Vielfaches mehr von deren im Magnetfeld aufgespaltenen Zeeman-Komponenten zu berücksichtigen. Unter der Verwendung der objekt-orientierten Programmiersprache Ada95 und ihrer parallelen Konstrukte konnte das Ziel erreicht werden, polarisierte Spektren über grosse Wellenlängenintervalle in Abhängigkeit von Magnetfeld-Stärke und -Richtung zu berechnen, und die Abhängigkeit der integrierten Polarisation von den Magnetfeld-Parametern systematisch zu untersuchen. Dabei stellte sich Parallelrechnen wegen der aufwendigen Numerik des polarisierten Strahlungstransportes als absolute Notwendigkeit heraus. Objekt-orientiertes Parallelrechnen war in der (Astro)physik bislang so gut wie nicht vertreten. Während die meisten Spektralsynthese-Codes in Fortran programmiert sind, daher mit Message Passing Interfaces (externen Bibliotheken) arbeiten müssen, um parallel zu laufen, läßt sich die Parallelisierung in Ada95 innerhalb des strikten ISO-Standards bewerkstelligen, mit allen Vorteilen in Bezug auf Transportabilität und Sicherheit. Im Rahmen des Projektes konnte gezeigt werden, daß Ada95 im (astro)physikalischen Hochleistungsrechnen nicht nur eine echte Alternative zu Fortran darstellt, sondern auf vielen Gebieten Fortran90 deutlich überlegen ist. Der neu entwickelte Code COSSAM erlaubt es auch, in einem iterativen Verfahren von den spektropolarimetrischen Beobachtungsdaten in Intensität, linearer und zirkularer Polarisation direkt auf das stellare Magnetfeld zu schliessen. Als erster Schritt zu dieser direkten Inversion wurde eine Methode weiterentwickelt, welche auf der Modellierung verschiedener Magnetfeld-Größen unter der Annahme der Überlagerung eines Dipol- und eines Quadrupol-Anteils beruht. Bei einer Reihe von CP Sternen scheint eine derartige Dipol-Quadrupol- Konfiguration eine gute Approximation der Magnetfeldtopologie an der Oberfläche darzustellen. Schließlich wurde damit begonnen, den Einfluss der Aufspaltung der Spektrallinien im Magnetfeld (Zeeman- Effekt) auf die Beschleunigung der chemischen Elemente durch den Strahlungsfluß in der Sternatmosphäre zu untersuchen. Die Resultate zeigen, daß entgegen bisherigen publizierten Annahmen sich bei einzelnen Elementen eine Verstärkung der Beschleunigung durch den Zeeman-Effekt bis um das 10-fache ergeben können.