Initiation of solar flares: reconnection, heating, particle acceleration

Abstract

Strahlungsausbrüche und koronale Massenauswürfe von der Sonne, sogenannte "Sonneneruptionen", sind die energiereichsten Phänomene in unserem Sonnensystem. Die erhöhte Strahlung, die hochenergetischen Teilchen und das Magnetfeld, das sie transportieren, sind die Hauptquelle für Störungen des Weltraumwetters in Erdnähe. Gegenwärtige Theorien gehen davon aus, dass diese energetischen Ausbrüche durch Magnetfeldverschmelzung (Rekonnexion) ausgelöst werden. Allerdings ist nicht hinreichend verstanden, wie der Prozess der Magnetfeldverschmelzung in Sonneneruptionen ausgelöst wird und wie die magnetische Energie ursprünglich freigesetzt und in andere Formen von Energie umgewandelt wird.

Die frühe Entwicklungsphase von Sonneneruptionen beinhaltet wichtige Informationen zur Energiefreisetzung und kann mit neuen Satellitenmissionen in bisher nicht erreichtem Detail untersucht werden. Der NASA-Satellit Solar Dynamics Observatory (SDO), der 2010 gestartet wurde, trägt drei wissenschaftliche Instrumente, die einzigartige Beobachtungen des Magnetfeldes der Sonne und der dynamischen Sonnenatmosphäre über einen Temperaturbereich von mehreren Tausend bis zehn Millionen Grad liefern. Zugleich bietet die NASA Mission Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI) Abbildungen und Spektren der Sonne bei Röntgenwellenlängen, die es uns ermöglichen, die Teilchenbeschleunigung und die Aufheizung des solaren Plasmas in Sonneneruptionen zu studieren.

Das vorliegende Projekt widmet sich den folgenden Fragestellungen, die für ein besseres Verständnis von Sonneneruptionen von fundamentaler Bedeutung sind: (1) In welcher Form wird die Energie in Sonneneruptionen ursprünglich freigesetzt (Teilchenbeschleunigung vs. Aufheizung des Plasma). 2) Wodurch wird die magnetische Rekonnexion ausgelöst? (3) Wie hängen die im Strahlungsausbruch freigesetzte Energie und die Dynamik des assoziierten koronalen Massenauswurfs zusammen?