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Freiburger Instrument wirft ersten Blick auf die Sonne
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung des Instituts für Sonnenphysik
astronews.com
25. April 2025
Auf dem Haleakalā auf Maui wurde jetzt ein in Freiburg
entwickeltes und gebautes Instrument am weltgrößten Sonnenteleskop montiert und
erstmals getestet: der Visible Tunable Filter für das Daniel K.
Inouye Solar Telescope. Die Daten des Instruments sollen einmal sehr
präzise Daten aus der Sonnenatmosphäre liefern - eine wichtige Grundlage für die
Vorhersage des Weltraumwetters.
Sonnenatmosphäre im Filtergrammkanal bei der
Wellenlänge λ = 588,9 nm. In den dunkleren Bereichen hat das
Sonnenplasma niedrigere Temperaturen als die Umgebung, wodurch
der Lichtstrom geringer ist. Dies sind sogenannte
Sonnenflecken.
Foto: VTF / KIS / NSF / NSO / AURA [Großansicht] |
Am Institut für Sonnenphysik in Freiburg werden einzigartige
Hightech-Forschungsinstrumente für die detaillierte Erforschung der Sonne
entwickelt, gebaut und betrieben. Dank dieser Instrumente ist es möglich,
einerseits grundlegende astrophysikalische Fragen zu beantworten und
andererseits den Einfluss der Sonne auf das Magnetfeld der Erde zu studieren.
Hierzu wird das Licht mit hoher Präzision in seine einzelnen Farbanteile zerlegt
und untersucht. Mit dem jetzt fertiggestellten Visible Tunable Filter
(VTF) kann die Dynamik des Sonnenplasmas in hoher Auflösung grundlegend
untersucht werden.
Ähnlich wie bei Wettervorhersagen auf der Erde wird es hierdurch zukünftig
möglich sein, massive geomagnetische Störungen vorherzusagen, die durch
Energieausbrüche auf der Sonne verursacht werden. Auf der zunehmend
technisierten Erde können plötzliche Sonnenstürme zu verheerenden Schäden an der
Satellitennavigation oder an Energienetzen führen. Um Forschungen für eine
solche Vorhersage realisieren zu können, bedarf es optischer Bauteile, deren
Oberflächen auf einzelne Atomlagen genau gefertigt sind, und einer Regeltechnik,
welche mit der gleichen Präzision arbeitet.
Jüngster Meilenstein der instrumentellen Arbeit am Institut ist die
Entwicklung des VTF, einem bildgebenden Spektrometer für die polarimetrische
Untersuchung kleinster magnetischer Strukturen auf der Sonne. Das Herzstück des
Instrumentes sind zwei hochpräzise, durchstimmbare Fabry-Pérot-Interferometer,
welche das Licht spektral mit einer Genauigkeit von wenigen Pikometern abtasten,
was einem billionstel Meter entspricht. Das Instrument liefert für jeden
spektralen Abtastschritt zweidimensionale Intensitätskarten, welche zusätzlich
noch mit einem Polarisator gefiltert werden. Hieraus können z. B. präzise
Geschwindigkeits- und Magnetfeldkarten zum Studium der dynamischen Effekte der
Sonne in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen erstellt und untersucht werden.
Während einer Beobachtung werden dabei etwa zwölf Millionen Spektren
aufgenommen, welche zur Bestimmung von Temperatur, Druck, Geschwindigkeit und
Magnetfeldstärke in verschiedenen Höhen der Sonnenatmosphäre dienen. Hierfür
werden innerhalb weniger Sekunden mehrere hundert Bilder aufgenommen. Dank
dieser Messungen können neue Erkenntnisse über die zeitliche Entwicklung der
Sonnenatmosphäre gewonnen werden.
Installiert wurde das neue Instrument am weltgrößten Sonnenteleskop auf Maui/Hawaii
- am Daniel K. Inouye Solar Telescope der U.S. National Science Foundation. Mit
dem Inouye-Sonnenteleskop sind Beobachtungen mit einer nie dagewesenen
räumlichen Auflösung möglich, was zum einen an seiner Lage in über 3000 Meter
Höhe am Gipfel des Haleakalā liegt, zum anderen an der Größe des Hauptspiegels
mit einem Durchmesser von vier Metern. Nach Installation des Freiburger
Instruments und einer eingehenden Kalibration der optischen Elemente konnten
erste Beobachtungsdaten der Sonne in zwei typischen Wellenlängen aufgenommen
werden. Hiermit wurde die Funktionalität des Instrumentes unter Beweis gestellt.
Außerdem bieten die Messungen erste Ausblicke auf die Bildqualität und auf die
zu erwartenden wissenschaftlichen Erkenntnisgewinne für die Sonnenphysik
weltweit in den nächsten Jahrzehnten.
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