Modelle für Sonnenprotuberanzen
Die Existenz von Sonnenprotuberanzen ist in der Hauptsache auf koronale Magnetfelder zurückzuführen. Mittels Kopplung von magnetohydrodynamischen (MHD) Simulationen und Strahlungstransfermodellierung (Radiative Transfer, RT) hat das Projekt COMBINED MHD AND RT (Magnetohydrodynamics and radiative transfer: Development of a combined solar prominence modeling technique) ein neues Modellierungsverfahren entwickelt. Es gestattet erstmals eine detaillierte Untersuchung der komplexen Zusammenhänge zwischen dem Magnetfeld der Protuberanz, der Plasmafeinstruktur der Protuberanz und der von ihr erzeugten Strahlung. Zu diesem Zweck wurden dreidimensionale NLFF-Simulationen (Non-Linear Force-free Field) um ein Randomisierungsverfahren zur Auswahl einzelner Inklinationen der Magnetfeldlinien aus hochauflösenden MHD-Simulationen erweitert. Die NLFF-Inklinationen wurden dann mit realistischem Protuberanzplasma gefüllt. Diese Methode erzeugt zahlreiche Protuberanzplasmafeinstrukturen, die komplexe Protuberanzen bilden. Zur wirkungsvollen Modellierung der austretenden Strahlung in Form derartiger komplexer dreidimensionaler Plasmastrukturen wurde ein innovatives schnelles RT-Näherungsverfahren für die H-alpha-Linie entwickelt. Diese neuartige Visualisierungsmethode gestattet die einheitliche Untersuchung der Struktur von Protuberanzen am Sonnenrand und von Filamenten auf der Sonnenscheibe unter Einsatz eines einzigen Modells. Es ermöglicht überdies einen ersten direkten Vergleich synthetischer Bilder modellierter Protuberanzen/Filamente mit hochauflösenden Beobachtungen. COMBINED MHD AND RT wandte dreidimensionale MHD-Simulationen mit einer sich weiterentwickelnden parasitären Polarität an und untersuchten die Evolution der modellierten Protuberanzen. Damit erzeugte man dreidimensionale Protuberanz-Magnetfeldkonfigurationen aus mehreren Protuberanzentwicklungsstufen, was die Untersuchung der Schwankungen in der Konfiguration des Protuberanzmagnetfelds gestattete, die durch Veränderungen der zugrundeliegenden photosphärischen Magnetflussverteilung verursacht wird. Für jede Entwicklungsstufe wurden detaillierte Darstellungen des Protuberanzplasmas erzeugt, was eine Folge von synthetischen H-alpha-Abbildungen der modellierten Protuberanz ergab, sowohl als Protuberanz am Sonnenrand als auch als Filament gegen die Sonnenscheibe betrachtet. Innerhalb der modellierten Protuberanzen berechnete man die Verteilungen der Magnetfeldstärke, seine Ausrichtung und die Verteilung der Plasma-beta-Werte. Die Resultate haben Folgen für Beobachtungen an Protuberanzmagnetfeldern, den Ursprung der Protuberanzmasse und die Stabilität von Protuberanzen. Die Masse des Protuberanzplasmas innerhalb der modellierten Protuberanzen wurde berechnet und deren Weiterentwicklung aufgrund der Veränderungen an dem zugrundeliegenden photosphärischen Magnetfeld wurden verfolgt.
Schlüsselbegriffe
Sonnenprotuberanz, Magnetfelder, magnetohydrodynamisch, Strahlungstransfer, COMBINED MHD AND RT