Cosmic Ray Anisotropy and Interstellar Spectra: Astrophysics of the Outer Heliosphere

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Horst Fichtner
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226390020

In jüngerer Zeit haben verschiedene Messungen mit terrestrischen und weltraumgestützten Detektorendie astrophysikalische Relevanz eines korrekten Verständnisses der äußeren Heliosphäre offenbart.Die für das beantragte Projekt wichtigsten Beobachtungen betreffen die äußere Grenze der Heliosphäre.Erstens wird mit den Voyager-Raumsonden kontinuierlich die Bestimmung von lokalen interstellarenEnergiespektren der kosmischen Strahlung verbessert. Zweitens haben die Voyagers und insbesondere die IBEX-Mission unser quantitatives Wissen über das die Heliosphäre umgebende interstellare Magnetfeld, Plasma und Neutralgas verbessert. Beides hat zu einem verbesserten Verständnis derModulation der kosmischen Strahlung beigetragen. Drittens hat die Hypothese, dass die beobachteteAnisotropie der kosmischen Strahlung im niedrigen TeV-Bereich durch die heliosphärische Strukturbedingt ist, neue Unterstützung sowohl durch Messungen mit mehreren terrestrischen Teilchendetektoren und -teleskopen als auch durch neue theoretische Überlegungen erhalten, zum Beispiel zur Magnetfeldrekonnektion im heliosphärischen Schweif. Um über die verschiedenen Vorschläge zur korrekten Beschreibung der Physik der äußeren Heliosphäre und ihreastrophysikalische Relevanz entscheiden zu können, werden wir quantitative Modelle entwickeln, die der großräumigen Struktur der Heliosphäre und ihrer interstellaren Umgebung Rechnung tragenund insbesondere explizit die so genannten Helioschicht und den heliosphärischen Schweif enthalten. Dementsprechend sind die Projektziele wie folgt definiert: Wir werden unsere bisherigeModellierung der in das lokale interstellare Medium eingebetteten globalen Heliosphäre derarterweitern, dass Magnetfelder selbstkonsistent berücksichtigt werden, insbesondere mit Hinsichtauf den stark elongierten heliosphärischen Schweif. Wir werden den entsprechenden Fluss derkosmischen Strahlung durch Lösung sowohl der Transportgleichung als auch der Bewegungsgleichung dieser Teilchen insbesondere im niedrigen TeV-Bereich untersuchen. Für diese Anwendungen werden wir neue, so genannte logisch-rechteckige Gitter in die heliosphärische Modellierung einführen,da die bisher verwendeten einige deutliche Nachteile aufweisen. Diese neuartigen Gitter haben die Vorteile, lokal an unsere Problemgeometrie angepasst werden zu können, Koordinatensingularitäten sowie stark differierende Zellgrößen zu vermeiden. Die Projektergebnissewerden in einer Modellierung unserer direkten astrophysikalischen Umgebung bestehen, die erstmalseine quantitative Interpretation potentieller heliosphärischer Signaturen in astrophysikalischenBeobachtungen ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Beteiligte Person: Professor Dr. Ralf Kissmann