Examensarbeiten

Das Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik betreut Examensarbeiten (Bachelor, Master, Zulassungsarbeiten)  in Astrophysik, als Bestandteil des Physikstudiums an der Universität Freiburg. Interessenten mögen sich mit den Dozenten des KIS direkt in Verbindung setzen.

Die nachfolgende Themenliste dient nur zur Orientierung und ist nicht vollständig:

Die Physik von Sonnenflecken

Spektropolarimetrische Daten des japanischen Satelliten 'Hinode' werden verwendet, um die klein-skalige Topologie von Magnetfeld und Strömungsfeld in der Penumbra von Sonnenflecken zu untersuchen. Das Bild zeigt links die Intensitätskarte eines Sonnenflecks und rechts das zugehörige Geschwindigkeitsfeld, das mithilfe der Dopplerverschiebung einer Fraunhofer-Linie erstellt wurde. Es zeigt, dass in der inneren Penumbra die Auf- und in der äußeren Penumbra die Abströmungen überwiegen, und liefert damit wesentlich Hinweise auf die zugrundeliegenden Prozesse der Magnetokonvektion in Sonnenflecken.

In der modernen Astrophysik setzt sich mehr und mehr die Erkenntnis durch, dass Magnetfelder  eine wesentliche Rolle bei der Entwicklung von Planeten, Sternen und Galaxien spielen. Jedoch zeigt sich, dass die Wechselwirkungen zwischen Magnetfeldern, Strahlung und Materie nur schwer zu beschreiben sind, weil die zugrundeliegenden Prozesse nichtlinear, nichtlokal, dynamisch und kleinskalig sind. Die Sonne bietet als nächstgelegener Stern die einzigartige Möglichkeit kosmische Magnetfelder auf kleinen räumlichen und zeitlichen Skalen zu untersuchen.

Sonnenflecken sind das auffälligste magnetische Phänomen auf der Oberfläche der aktiven Sonne und von besonderem Interesse in der astrophysikalischen Grundlagenforschung. Am Kiepenheuer-Institut werden die strahlungsgetriebenen magnethydrodynamische Prozesse in Sonnenflecken untersucht, um z.B. zu klären wie der Energietransport im starken und teilweise geneigten Magnetfeld von statten geht. Ebenso werden die Prozesse untersucht die bei der Entstehung, der Entwicklung, und dem Zerfall von Sonnenflecken wichtig sind. Zu diesem Thema werden in regelmäßigem Abstand Examensarbeiten vergeben.

Ansprechpartner: Rolf Schlichenmaier

Solare Adaptive Optik

Am 4. Juli 2009 wurde am deutschen Sonnenteleskop (VTT) in Teneriffa die Entstehung eines Sonnenfleckes beobachtet. Mit diesem Datensatz ist es erstmals gelungen, die magnetische Topologie und das Strömungsfeld zu messen, während sich die Penumbra ausbildet. Für derartige Beobachtungen ist eine adaptive Optik unverzichtbar.

Turbulente Strömungen in der Erdatmosphäre führen zu Fluktuationen des Brechungsindexes, welche zur Verschlechterung der Bildqualität in astronomischen Teleskopen („Seeing“) führen. Moderne Teleskope sind deshalb mit adaptiven optischen Systemen ausgestattet, die diese Störungen in Echtzeit kompensieren. Zur Erlangung maximaler Effizienz sind für die Auslegung dieser Systeme Höhenprofile der atmosphärischen Turbulenz von entscheidender Bedeutung.

Das Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik gehört zu den weltweit führenden Instituten, die solare adaptive optische Systeme entwickeln und betreiben und bietet mit dieser Diplomarbeit die Möglichkeit, an der Entwicklung modernster astronomischer Systeme mitzuwirken.

Die Diplomarbeit beinhaltet Simulationsrechnungen sowie die Auswertung von Daten, die mit dem Vakuum-Turm-Teleskop des KIS auf Teneriffa aufgenommen wurden. Die dafür jeweils benötigten Softwarepakete sind vorhanden, müssen jedoch im Rahmen der Diplomarbeit erweitert werden.
Die Diplomarbeit richtet sich besonders an Studenten, die an astronomischer Instrumentierung interessiert sind. Grundkenntnisse in Optik sollten vorhanden sein. Eventuell besteht die Möglichkeit, an einer Beobachtungskampagne am Vakuum-Turm-Telekop auf Teneriffa mitzuwirken. Bei erfolgreichem Abschluss der Diplomarbeit besteht die Möglichkeit, eine Promotion anzuschließen. 

Ansprechpartner: Prof. Dr. Oskar von der Lühe