Spektroskopische Untersuchung der Atmosphäre von Sonnenflecken

Die beiden Resonanzlinien CaII K und CaII H stellen eine der tiefsten und breitesten Spektrallinien im sichtbaren Bereich des Sonnenspektrums dar. Sie werden in einem sehr großen Entstehungsbereich in der oberen Photosphäre und in der unteren Chromosphäre der Sonne gebildet. In den sehr dunklen Linienkernen sind Emissionen zu beobachten, die oberhalb des Temperaturminimums in der Chromosphäre entstehen. Die Form dieser Emissionsmerkmale variiert stark mit der Position auf der Sonnenoberfläche. Diese Tatsache macht die einfach ionisierten Kalziumlinien zu einem wichtigen Forschungsobjekt der Astrophysik. Durch die Analyse der Ausprägung und Form der Emissionspeaks kann die Struktur der Chromosphäre und der Aufheizungsprozess genauer erforscht werden.


Im Rahmen dieser Arbeit wurden die beiden Kalziumlinien CaII K mit einer Wellenlänge von 393,3 nm und CaII H mit einer Wellenlänge von 396, 8 nm in der Atmosphäre von Sonnenflecken beobachtet. Die dafür erforderlichen Messungen wurden im Schauinslandobservatorium nahe Freiburg durchgeführt.
Vor der Aufbereitung und Interpretation der Messergebnisse wurden zunächst störende und verfälschende Einflüsse auf die Messungen bedingt durch Unzulänglichkeiten in der Messkette sowie bedingt durch den Messort auf der Erde ausführlich analysiert und sofern möglich Korrekturmaßnahmen erarbeitet.


Die im Sonnenfleck gemessenen Spektren wurden nach einer Datenreduktion und Kalibration auf das Kontinuum der ruhigen Sonne normiert. Die Auswertung der Ergebnisse bestätigte den erwarteten hellen und hohen Emissionspeak im Linienkern beider Kalziumlinien, der auf die hohe Magnetfeldkonzentration am Ort des Sonnenflecks zurückzuführen ist. Anschließend wurde die Helligkeit der Spektren in der Umbra in Abhängigkeit der Fleckengröße analysiert. Dabei stellte man fest, dass die Helligkeit des Spektrums in der Umbra mit der Fleckengröße abnimmt.


Darüber hinaus wurden spektro-polarimetrische Messungen durchgeführt und ausgewertet, um die magnetische Sensitivität der beiden Kalziumlinien zu untersuchen. Trotz starker Verunreinigung der Messdaten durch Streulicht konnte dennoch für beide Kalziumlinien ein deutliches Stokes-V-Profil ausgewertet werden.