Großskalige EUV Wellen: Dynamik, Auslöser und Plasmacharakteristik

Solare Flares und koronale Massenauswürfe sind die energiereichsten Ausbrüche in unserem Sonnensystem. Sie haben ihre Ursache in den starken Magnetfeldkonzentrationen von Sonnenflecken, und werden oftmals von großskaligen Wellen hoher Amplitude bzw. von Stoßwellen in der Sonnenatmosphäre begleitet. Globale Störungen, die sich durch die Sonnenkorona ausbreiten, wurden erstmals vor etwa 15 Jahren vom Extreme-Ultraviolet Imaging Telescope (EIT) an Bord der ESA/NASA Mission SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) beobachtet. Aufgrund ihrer Assoziation mit erdgerichteten geoeffektiven koronalen Massenauswürfen haben sie großes Interesse geweckt. Zugleich haben sie jedoch auch eine noch immer anhaltende Kontroverse innerhalb der Sonnenphysik ausgelöst, was ihre physikalische Interpretation betrifft. Das vorliegende Projekt nutzt in vollem Umfang die herausragenden Beobachtungsdaten zu EUV-Wellen, die gegenwärtig von einer Flotte von Satelliten zur Untersuchung der Sonne gewonnen werden, um die folgenden Ziele zu verfolgen: - Untersuchung der Feinstruktur, Wellencharakteristik und Dynamik von EUV-Wellen sowie ihr Zusammenhang mit der impulsiven Expansion des assoziierten koronalen Massenauswurfs mittels der Ultrahochkadenzaufnahmen des Atmospheric Imaging Assembly (AIA) an Bord der neuen NASA-Mission Solar Dynamics Observatory (SDO). - Erstmalige Plasmadiagnostik von EUV-Wellen (Dichte, Temperatur, Plasmaströmungen an der Wellenfront) mittels dezidierter Beobachtungskampagnen des Extreme-Ultraviolet Imaging Spectrometer (EIS) an Bord der japanischen Hinode- Mission in Kombination mit abbildenden Aufnahmen hoher Zeitauflösung von SDO/AIA. - Untersuchung der Relation von koronalen EUV-Wellen mit Moretonwellen in der Sonnenchromosphäre mittels koordinierter Aufnahmen im EUV von SDO/AIA und von bodengestützen Observatorien in den Flügeln der Halpha Spektrallinie, beides mit hoher Zeitkadenz. Zu diesem Zweck soll ein neues Halpha-Teleskop am Observatorium Kanzelhöhe der Universität Graz entwickelt und in Betrieb genommen werden. - Systematische Studie zur Assoziation von EUV- Wellen auf der Sonne mit hochenergetischen Teilchen-Events in Erdentfernung, gemessen von verschiedenen Sonden an unterschiedlichen Positionen in der Heliosphäre. Das Ergebnis dieser Studie soll zur besseren Voraussage von Teilchen-Events auf der Erde basierend auf Sonnenbeobachtungen beitragen.

Strahlungsausbrüche und koronale Massenauswürfe von der Sonne sind die energiereichsten Ausbrüche in unserem Sonnensystem, und können starke Störungen unseres Weltraumwetters hervorrufen. Sie haben ihre Ursache in den starken Magnetfeldkonzentrationen von Sonnenflecken, und werden oftmals von großskaligen Wellen in der Sonnenatmosphäre begleitet. Im durchgeführten Projekt konnte in Beobachtungsdaten der NASA- und ESA-Satelliten SDO, STEREO, SOHO und Proba2 sowie in numerischen Simulationen gezeigt werden, dass diese großskaligen Störungen schnelle magneto-akustische Wellen hoher Amplitude sind, die sich in der Sonnenkorona ausbreiten. Es wurde auch nachgewiesen, dass zugehörige Störungen in der Chromosphäre der Sonne (sogenannte Moretonwellen) nur ausgelöst werden, wenn die koronalen Wellen eine sehr hohe Amplitude haben und sich zu Stoßwellen entwickeln. Die Beschleunigung hochenergetischer Teilchen von der Sonne, die die Erde erreichen, scheint hingegen nicht direkt mit diesen Wellenphänomenen in der inneren Sonnenkorona in Zusammenhang zu stehen. Zur besseren Untersuchung von Moretonwellen wurde am Observatorium Kanzelhöhe für Sonnen- und Umweltforschung der Universität Graz ein neues Teleskop entwickelt, das die gesamte Sonne simultan in den Flügeln der Halpha Spektrallinie des neutralen Wasserstoffs beobachtet.