@phdthesis{Kopf2008,
  author    = {Kopf, Markus},
  title     = {Zeeman-Doppler Imaging of active late-type stars},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-37387},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2008},
  abstract  = {Stellare Magnetfelder spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung und Entwicklung von Sternen. Leider entziehen sie sich aber, aufgrund ihrer großen Entfernung zur Erde, einer direkten Beobachtung. Dies gilt zumindest f{\"u}r derzeitige und in naher Zukunft zur Verf{\"u}gung stehende Instrumente. Um aber beispielsweise zu verstehen, ob Magnetfelder durch einen Dynamoprozess generiert werden oder {\"U}berbleibsel der Sternentstehung sind, ist es zwingend erforderlich, die Oberfl{\"a}chenstruktur und die zeitliche Entwicklung von stellaren Feldern zu untersuchen. Gl{\"u}cklicherweise haben wir mit der Dopplerverschiebung sowie der Polarisation von Licht Mittel zur Verf{\"u}gung, um indirekt die Magnetfeldtopologie entfernter Sternen zu rekonstruieren, wenn auch nur die schnell rotierender. Die auf den beiden genannten Effekten basierende Rekonstruktionsmethode ist unter dem Namen Zeeman-Doppler Imaging (ZDI) bekannt. Sie stellt eine leistungsf{\"a}hige Methode dar, um aus rotationsverbreiterten Stokes Profilen schnell rotierender Sterne Oberfl{\"a}chenkartierungen der Temperatur und Magnetfeldverteilung zu erstellen. Durch das ZDI konnten in den vergangenen Jahren die Magnetfeldverteilungen zahlreicher Sterne rekonstruiert werden. Diese Methode stellt allerdings sehr hohe Anforderungen sowohl an die Instrumentierung als auch an die Rechenleistung und ist deshalb h{\"a}ufig mit zahlreichen Annahmen und N{\"a}herungen verbunden. Ziel dieser Arbeit war es, Methoden f{\"u}r ein ZDI zu entwickeln, das darauf ausgelegt ist, zeitaufgel{\"o}ste spektropolarimetrische Daten von aktiven sp{\"a}ten Sternen zu invertieren. Es sollte also insbesondere den komplexen und lokalen Magnetfeldstrukturen dieser Sterne Rechnung getragen werden. Um die Orientierung und St{\"a}rke solcher Felder zuverl{\"a}ssig rekonstruieren zu k{\"o}nnen, sollte die Inversion im Stande sein, alle vier Stokes-Komponenten einzubeziehen. Ferner war vorgesehen auf vollst{\"a}ndigen polarisierten Strahlungstransportmodellierungen aufzubauen. Dies erm{\"o}glicht eine simultane und selbstkonsistente Temperatur- und Magnetfeld-Inversion, die damit dem komplexen Zusammenspiel zwischen Temperatur und Magnetfeld gerecht wird. Schließlich sollte die Anwendung eines neu zu entwickelnden ZDI Programms auf Stokes I und V Beobachtungen von II Pegasi (kurz: II Peg) erste Magnefeldkarten dieses sehr aktiven Sterns liefern. Um den hohen Rechenaufwand, der mit der Inversionsmethode einhergeht, besser bew{\"a}ltigen zu k{\"o}nnen, wurde zun{\"a}chst eine schnelle Approximationsmethode f{\"u}r den polarisierten Strahlungstransport entwickelt. Sie basiert auf einer Hauptkomponentenanalyse (PCA) sowie auf k{\"u}nstlichen Neuronalen Netzen. Letztere approximieren den funktionalen Zusammenhang zwischen atmosph{\"a}rischen Parametern und den zugeh{\"o}rigen lokalen Stokes Profilen. Inverse Probleme sind potentiell schlecht gestellt und erfordern in der Regel eine Regularisierung. Der entwickelte Ansatz verwendet eine lokale Entropie, die auf die Besonderheiten bei der Rekonstruktion lokalisierter Magnetfeder eingeht. Ein weiterer neuartiger Ansatz befasst sich mit der Rauschreduktion polarimetrischer Beobachtungsdaten. Er macht sich die Hauptkomponentenanalyse zu Nutze, um mit Hilfe einer Vielzahl beobachteter Spektrallinien, einzelne Linien mit drastisch vergr{\"o}ßertem Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis wieder zu geben. Diese Methode hat gegen{\"u}ber anderen Multi-Spektrallinien-Verfahren den Vorteil, nach wie vor eine Inversion auf der Basis einzelner Spektrallinien durchf{\"u}hren zu k{\"o}nnen. Schließlich wurde das Inversionsprogramm iMap entwickelt, das die zuvor genannten Methoden implementiert. Detaillierte Testrechnungen demonstrieren die Funktionsf{\"a}higkeit und Genauigkeit der schnellen Synthese-Methode und weisen einen Zeitgewinn von nahezu drei Gr{\"o}ßenordnungen gegen{\"u}ber der konventionellen Strahlungstransportberechnung auf. Desweiteren untersuchen wir den Einfluss der verschiedenen Stokes Komponenten (IV bzw. IVQU) auf die Zuverl{\"a}ssigkeit, ein bekanntes Magnetfeld zu rekonstruieren. Damit belegen wir die Zuverl{\"a}ssigkeit unseres Inversionsprogrammes und zeigen dar{\"u}ber hinaus auch Einschr{\"a}nkungen von Magnetfeldinversionen im allgemeinen auf. Eine erste Inversion von Stokes I und V Profilen von II Peg liefert zum ersten Mal f{\"u}r diesen Stern simultan Temperatur- und Magnetfeldverteilungen.},
  language  = {en}
}