Spatial and spectral properties of solar radio burst sources and associated structures in the extrapolated coronal magnetic field
Final Report Abstract
Das Magnetfeld der Sonne ist entscheidend für das Verständnis ihrer Aktivität. Es gibt bisher jedoch kein routinemässig einsetzbares Verfahren zur Messung des Magnetfeldes in der Korona. In Verbindung mit solaren Flares findet man in Radiospektren Feinstrukturen, sogenannte Fiberbursts, die in der Korona entstehen. Aus deren spektralen Eigenschaften lässt sich mit einem Modell von Kuijpers (1975) und Marm (1987, 1989) das Magnetfeld im Bereich der Radioquelle bestimmen. Nach diesem Modell entstehen Fiberbursts durch Whistlerwellen, die sich entlang magnetischer Feldlinien bewegen. Die Whistler werden durch beim Flare energetisierte Elektronen angeregt. Im Gegensatz zur Korona können Magnetfelder in der Photosphäre der Sonne gemessen werden. Diese Felder lassen sich durch Rechnung in die Korona fortsetzen. Liegen nun die Positionen der Burstradioquellen in Form von Bilddaten vor, so können aus der Feldfortsetzung die magnetischen Strukturen ausgewählt werden, in denen sich die Whistlerwellen bewegen. Diese Auswahl ist zunächst nicht eindeutig, da die Höhen der Radioquellen unbestimmt sind. Durch Vergleich der Feldstärken aus der Feldfortsetzung und dem Fiberburstmodell lässt sich jedoch die Höhe der Quellen bestimmen. Dabei wird zugleich ein für die ausgewählte magnetische Struktur gültiges Dichtemodell festgelegt. Das im Projekt erarbeitete, in den beigefügten Publikationen dargelegte sowie in der vorliegenden Dissertation ausführlich beschriebene Verfahren führt radioastronomische und optische Methoden zur Bestimmung koronaler Magnetfelder bei Flares zusammen. Zwei solare Events belegen grundlegend verschiedene Situationen. Die ausgewählten Feldlinien liegen in einem Falle (7.4.1997) nahezu in einer Ebene, wobei sie mit fortschreitender Zeit grössere Höhen und Fusspunktabstände erreichen. Das entspricht Erwartungen aus einfachen Flaremodellen. Für den starken Flare vom 28.10.2003 ergibt sich im Gegensatz ein weitgespanntes System aneinandergereihter Feldlinien. Dabei werden mehrere aktive Regionen miteinander magnetisch verbunden. Topologische Untersuchungen belegen, dass die gefundenen Feldstrukturen in Bereichen hoher Sensibilität des Potentialfeldes gegen Störungen wurzeln. Die Arbeit bestätigt das Fiberburstmodell und die Anwendbarkeit des Potentialfeldes zur Beschreibung der koronalen Bedingungen für die untersuchten solaren Events. Die Analyse weiterer Beispiele wurde begonnen und belegt, dass die beiden Fälle aus dieser Arbeit typisch sind. Das erarbeitete neue Verfahren kann mit dem in den USA in Bau befindlichen Radioteleskop FASR angewendet und weiterentwickelt werden.
Publications
- C. Vocks, G. Mann, G. Rausche: Formation of suprathermal electron distributions in the quiet solar corona, Astronomy & Astrophysics 480, 527-536, 2008
- G. Rausche, H. Aurass, G. Mann, A. Hofmaim: Fiber bursts and the coronal magnetic field, Central European Astrophysical Bulletin 32, 43-50, 2008
- G. Rausche, H. Aurass, G. Mann, M. KarUcky, C. Vocks: On solar intermediate drift radio bursts at decimeter and meter wavelength, Solar Physics 245, 327-349, 2007
- G. Rausche, H. Aurass: Fiber bursts as coronal magnetic field probe in postflare loops - the event of April 07, 1997, in "Solar and Stellar Physics through Echpses", Astronomical Society of the Pacific Conference Series 370, 334- 338, 2007
- G. Rausche: Ein Verfahren zur Bestimmung des Magnetfeldes in aktiven Strukturen des Sonnenkorona, unveröff. Dissertationsschrift, Universität Potsdam.
- H. Aurass, G. Mann, G. Rausche, A. Warmuth: The GLE on Od. 28, 2003 - radio diagnostics of relativistic electron and proton injection, Astronomy & Astrophysics 457, 681-692, 2006
- H. Aurass, G. Rausche, G. Mann, A. Hofmann: Fiber bursts as 3D coronal magnetic field probe in postflare loops, Astronomy & Astrophysics 435,1137- 1148, 2005
- H. Aurass, G. Rausche, G. Mann: Radio bursts from converging Separatrices, Astronomy k Astrophysics 471, L37-L40, 2007
- H. Aurass, G. Rausche: Measuring the coronal magnetic field in postflare loops, ESA-SP-600, Proc. of the llth European Solar Physics Meeting, 2005.
