Bild des Monats

An GREGOR, dem größten Sonnenteleskop Europas, wurde ein weiteres wichtiges Zusatzinstrument in Betrieb genommen: Der Spaltscanner. Zwar liefert GREGORs Spektrograph GRIS (GRegor Infrared Spectrograph) sehr hoch aufgelöste Spektren der Sonne, aber der Eingangsspalt des Spektrographen schneidet nur einen schmalen Streifen von ca. 200 km Breite und ca. 50.000 km Länge aus der Sonnenoberfläche aus. Das heißt die Information ist räumlich eindimensional.

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Der 11-jährige Aktivitätszyklus der Sonne ist seit Jahrhunderten bekannt. In dieser Zeit hat sich die Aktivität der Sonne (bestimmt durch die Anzahl von Sonnenflecken) dramatisch erhöht, vom Maunder-Minimum (1650-1700) bis zum modernen Maximum in der Mitte des 20. Jahrhunderts. Das sehr ausgeprägte Minimum des vergangenen Zyklus hat viele Sonnenphysiker zu Überlegungen über Langzeitschwankungen der Sonnenaktivität veranlasst. Manche argumentieren, dass die Sonne Mitte des 20. Jahrhunderts ungewöhnlich aktiv war, während andere der Meinung sind, dass sie derzeit ungewöhnlich inaktiv sei. Das führte zu Spekulationen, ob der solare Aktivitätszyklus mit einem Langzeittrend überlagert sei, der zu einem erneuten Großen Minimum in naher Zukunft führen würde. Es gab Extrapolationen, die ein völliges Verschwinden der Sonnenflecken im kommenden Zyklus vorhersagten. Sonnenaktivität und Weltraumwetter haben einen direkten Einfluss auf unser Leben, es ist daher wichtig, solche Veränderungen zu...

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Die Sonne besitzt nahe ihrer Oberfläche eine meridionale Strömung, welche sich vom Äquator zu den Polen erstreckt. Um die Fortsetzung der meridionalen Strömung im tieferen Sonneninneren zu messen, haben wir in unserer Gruppe ein neues helioseismisches Analyseverfahren entwickelt und angewandt. Das Verfahren nutzt dabei die strömungsabhängige Verformung tief eindringender solarer Schallwellen aus. Wir analysierten mit dem Verfahren 6 Jahre Dopplergeschwindigkeitsdaten, gemessen zwischen 2004-2010 vom Michelson Doppler Imager an Bord des Solar and Heliospheric Observatory (SoHO), eine Raumsonde der ESA/NASA. Bild 1 zeigt einen Querschnitt der gemessenen Strömung unterhalb der Sonnenoberfläche zwischen 0.82-0.97 solaren Radien in der Radius-Breitengrad-Ebene. Die gestrichelte Linie markiert die Sonnenoberfläche; gestrichelt-gepunktete Linien markieren die heliographischen Breiten +/-60 Grad. Positive (negative) Geschwindigkeitswerte entsprechen einem nordwärts (südwärts) gerichteten Fluss. Unsere Messung zeigt unterhalb der Oberfläche ein komplexes Flussprofil bestehend aus sich überlagernden größeren und kleineren Flusszellen mit horizontalen Geschwindigkeiten von unter 50 m/s.

Die meridionale Strömung erstreckt sich bis tief in die Konvektionszone hinein. Die großzellige Strömungskomponente konnten wir mit der bisherigen Auswertung noch nicht in Tiefen größer als 126 Mm bestimmen, weshalb die Darstellung auf den oberen Teil der Konvektionszone beschränkt ist.

In Bild 2 (unten) ist der Anteil des kleinzelligen Strömungsprofils als Funktion des Breitengrades und der Tiefe unterhalb der Oberfläche dargestellt; positive (negative) Werte entsprechen wieder einer nordwärts (südwärts) gerichteten Strömung. Für diese Strömungskomponente erhalten wir signifikante Geschwindigkeiten bis zu einer Tiefe von etwa 200 Mm. Das Ergebnis beweist damit, dass die meridionale Strömung die gesamte solare Konvektionszone durchdringt. Wir haben unsere Messung mit einer bestehenden oberflächennahen Messung der kleinskaligen Komponente (Bild 2, oben), welche von Komm et. al. (2004) publiziert wurde, verglichen. Diese Messung erstreckt sich von 0.5-14 Mm Tiefe. Dabei zeigt sich eine gute Übereinstimmung beider Ergebnisse nahe der Oberfläche. Die kleinen Flusszellen, die bereits an der Oberfläche beobachtet wurden, setzen sich tief ins Innere fort, und wechseln bei etwa 100 Mm ihre Strömungsrichtung.

Referenzen:

Schad A., Timmer J., Roth M.: "Global helioseismic evidence for a deeply penetrating meridional flow consisting of multiple flow cells", ApJL, 778, L38-L44 (2013)

Komm, R., Howe, R., Hill, F., González Hernández, I., & Toner, C., ApJ, 631, 636 (2005)...

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In Zusammenarbeit mit dem Istituto Ricerche Solari Locarno (IRSOL) wurde zum ersten mal ein weiteres Instrument (ZIMPOL) am GREGOR Teleskop installiert. Es wurden einige erste erfolgreiche Beobachtungen durchgeführt.

Das neue Instrument ist ein Polarimeter für den sichtbaren Wellenlängenbereich (390-700 nm), welches mit dem Spektrographen am GREGOR kombiniert wird. Das Polarimeter  basiert auf einer Technologie, die ursprünglich an der ETH Zürich entwickelt wurde. Seit viele Jahren wird es am IRSOL eingesetzt und in Zusammenarbeit mit SUPSI (Fachhochschule in Lugano-Manno) weiterentwickelt.

Das System besteht aus zwei Hauptkomponenten: einem schnellen Polarisationsmodulator aufgebaut aus zwei ferro-elektrischen Flüssigkristall-Modulatoren, zwei Verzögerungsplatten und einem Polarisator. Dieser wandelt die Polarisationsignale in modulierte Intensitässignale um. Die zweite Komponente ist ein Kamera System mit einem speziellen maskierten CCD-Sensor, der das modulierte Intensitätssignal direkt auf dem Sensor demodulieren kann. Dieses Konzept ermöglicht eine schnelle Polarisationsmodulation von 1 kHz, schnell genug damit die Polarisationsmessung vollständig unempfindlich gegenüber Seeing-Variationen wird. Dadurch erreicht das Polarimeter eine hohe Empfindlichkeit und eignet sich speziell gut zur Messung von sehr kleinen polarimetrischen Signalen.

Ende Oktober 2013 ist dieses System nun zum ersten mal am GREGOR installiert worden mit dem Ziel das Instrument auf die anderen Komponenten (Teleskop, Spektrograph und AO) abzustimmen....

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Das Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik bildet nicht nur im wissenschaftlichen Bereich Studierende aus, sondern engagiert sich auch im gewerblich-technischen Bereich als Ausbildungseinrichtung.

Insgesamt 5 Ausbildungsstellen in der Form der dualen Ausbildung sind am Kiepenheuer-Institut etabliert.

Es werden Auszubildende in den Berufsfeldern Feinmechanik (2 Auszubildende), Elektronik, Fachinformatiker / Systemintegration und Fachinformatiker / Anwendungsentwicklung ausgebildet.

Im Rahmen ihrer Ausbildung haben die Auszubildenden am KIS die Möglichkeit in einem technisch wissenschaftlichen Bereich zu lernen und hierbei an technischen Entwicklungen und Produktionen mitzuwirken, die zu den führenden im Bereich der Astrophysik zählen.

Diese Aufgabenstellung motiviert die Auszubildenden und Ausbilder, was sich nun auch im Abschneiden  unseres Fachinformatiker /Systemintegration Auszubildenden  Marco Günter, der mit einer Gesamtpunktzahl 93 von 100 Punkten seine Prüfung abschloss zeigt....

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Die von der ESA entwickelte Raumsonde Solar Orbiter wird sich der Sonne bis auf 0.28 Astronomische Einheiten nähern und wird damit der Sonne näher kommen als jede andere Raumsonde zuvor. Nach derzeitiger Planung soll der Start im Jahr 2017 erfolgen.

Das KIS ist an Solar Orbiter beteiligt und baut  für das Instrument PHI (Polarimetric and Helioseismic Imager) die Bildstabilisierungs­einheit (Image Stabilization System, ISS).

Während der größten Sonnennähe wird PHI das Magnetfeld der Sonne in der Umgebung der Sonnenpole mit hoher Genauigkeit messen. Während dieser Messungen wird das Instrument mit Hilfe des ISS mit hoher Präzision auf die Sonne ausgerichtet.

Das ISS besteht aus einem schnell beweglichen Kippspiegel im Strahlengang des Teleskops und  einer Hochgeschwindigkeitskamera. Mit Hilfe eines Rechenprogramms wird die Bildbewegung analysiert und mit dem Kippspiegel in Echtzeit ausgeglichen.

Die kürzlich abgeschlossenen Labortests des Prototyp-Systems haben gezeigt, dass die...

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Dreidimensionale Computersimulationen magneto-akustischer Wellenausbreitung in einer solaren Modellatmosphäre mit einer komplexen Magnetfeldstruktur offenbaren die Physik eines Phänomens welches als "magnetischer Schatten" bekannt ist. Bei diesen Simulationen werden Schallwellen mit einer Frequenz von 10 mHz am unteren Rand des Simulationsgebiets angeregt. Auf deren Weg durch die obere Konvektionszone und durch die Photosphäre und die Chromosphäre werden sie gestört, gebrochen, und in unterschiedliche Wellenmoden umgewandelt. Synthetisierte Leistungsdiagramme der Sichtliniengeschwindigkeit in der oberen Photosphäre und der unteren Chromosphäre zeigen dann die "magnetischen Schatten" wie sie auf der Sonne beobachtet werden: ein Saum reduzierter Leistung welcher die magnetischen Netzwerkelemente umgibt (siehe Abb. 1).

Wir zeigen, wie diese Schatten mit der Verwandlung der angeregten Welle in unterschiedliche magnetoakustische Wellenmodi zusammenhängt (siehe Abb. 2) und dass Leistungsdiagramme aus diesen Höhenschichten die Signatur dreier verschiedener Modi in drei verschiedenen Regionen aufweisen: der schnelle akustische Modus im Internetzwerk, der schnelle magnetische Modus im Gebiet des magnetischen Baldachins und der langsame akustische Modus in der Mitte der magnetischen Netzwerkelemente....

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Das ballongetragene Sonnenobservatorium Sunrise, das am 12. Juni 2013 zu seinem mehr als fünftägigen Beobachtungsflug von Schweden nach Kanada gestartet war, ist nun – in Einzelteile zerlegt – auf dem Heimweg nach Deutschland. Obwohl bei der Landung am 18. Juni auf der kanadischen Halbinsel Boothia starke Winde in Bodennähe das Observatorium umwarfen, sind die wichtigsten Komponenten wie etwa die Datenspeicher, die Spiegel des Sonnenteleskops und die wissenschaftlichen Instrumente unversehrt. Das ergab die dreitägige Bergung vor Ort. Während der Großteil des Observatoriums nun in Containern verpackt den langen Heimweg auf dem Seeweg antritt, sind die Datenspeicher bereits am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) im niedersächsischen Katlenburg-Lindau angekommen.

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