TY - JOUR A1 - Dineva, Ekaterina Ivanova A1 - Verma, Meetu A1 - Gonzalez Manrique, Sergio Javier A1 - Schwartz, Pavol A1 - Denker, Carsten T1 - Cloud model inversions of strong chromospheric absorption lines using principal component analysis JF - Astronomische Nachrichten = Astronomical notes N2 - High-resolution spectroscopy of strong chromospheric absorption lines delivers nowadays several millions of spectra per observing day, when using fast scanning devices to cover large regions on the solar surface. Therefore, fast and robust inversion schemes are needed to explore the large data volume. Cloud model (CM) inversions of the chromospheric H alpha line are commonly employed to investigate various solar features including filaments, prominences, surges, jets, mottles, and (macro-) spicules. The choice of the CM was governed by its intuitive description of complex chromospheric structures as clouds suspended above the solar surface by magnetic fields. This study is based on observations of active region NOAA 11126 in H alpha, which were obtained November 18-23, 2010 with the echelle spectrograph of the vacuum tower telescope at the Observatorio del Teide, Spain. Principal component analysis reduces the dimensionality of spectra and conditions noise-stripped spectra for CM inversions. Modeled H alpha intensity and contrast profiles as well as CM parameters are collected in a database, which facilitates efficient processing of the observed spectra. Physical maps are computed representing the line-core and continuum intensity, absolute contrast, equivalent width, and Doppler velocities, among others. Noise-free spectra expedite the analysis of bisectors. The data processing is evaluated in the context of "big data," in particular with respect to automatic classification of spectra. KW - sun KW - activity - sun KW - atmosphere - sun KW - chromosphere - methods KW - data KW - analysis - techniques KW - spectroscopic - astronomical databases KW - miscellaneous Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/asna.202013652 SN - 0004-6337 SN - 1521-3994 VL - 341 IS - 1 SP - 64 EP - 78 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Berlin ER - TY - GEN A1 - Kliem, Bernhard A1 - Rust, S. A1 - Seehafer, Norbert T1 - Helicity transport in a simulated coronal mass ejection T2 - Postprints der Universität Potsdam : Mathematisch Naturwissenschaftliche Reihe N2 - It has been suggested that coronal mass ejections (CMEs) remove the magnetic he-licity of their coronal source region from the Sun. Such removal is often regarded to be necessary due to the hemispheric sign preference of the helicity, which inhibits a simple annihilation by reconnection between volumes of opposite chirality. Here we monitor the relative magnetic he-licity contained in the coronal volume of a simulated flux rope CME, as well as the upward flux of relative helicity through horizontal planes in the simulation box. The unstable and erupting flux rope carries away only a minor part of the initial relative helicity; the major part remains in the volume. This is a consequence of the requirement that the current through an expanding loop must decrease if the magnetic energy of the configuration is to decrease as the loop rises, to provide the kinetic energy of the CME. T3 - Zweitveröffentlichungen der Universität Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe - 569 KW - magnetic fields KW - MHD KW - coronal mass ejections KW - magnetohydrodynamics KW - sun Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-412907 SN - 1866-8372 IS - 569 SP - 125 EP - 128 ER - TY - THES A1 - Breitling, Frank T1 - Propagation of energetic electrons in the solar corona observed with LOFAR T1 - Ausbreitung energiereicher Elektronen in der Sonnenkorona beobachtet mit LOFAR N2 - This work reports about new high-resolution imaging and spectroscopic observations of solar type III radio bursts at low radio frequencies in the range from 30 to 80 MHz. Solar type III radio bursts are understood as result of the beam-plasma interaction of electron beams in the corona. The Sun provides a unique opportunity to study these plasma processes of an active star. Its activity appears in eruptive events like flares, coronal mass ejections and radio bursts which are all accompanied by enhanced radio emission. Therefore solar radio emission carries important information about plasma processes associated with the Sun’s activity. Moreover, the Sun’s atmosphere is a unique plasma laboratory with plasma processes under conditions not found in terrestrial laboratories. Because of the Sun’s proximity to Earth, it can be studied in greater detail than any other star but new knowledge about the Sun can be transfer to them. This “solar stellar connection” is important for the understanding of processes on other stars. The novel radio interferometer LOFAR provides imaging and spectroscopic capabilities to study these processes at low frequencies. Here it was used for solar observations. LOFAR, the characteristics of its solar data and the processing and analysis of the latter with the Solar Imaging Pipeline and Solar Data Center are described. The Solar Imaging Pipeline is the central software that allows using LOFAR for solar observations. So its development was necessary for the analysis of solar LOFAR data and realized here. Moreover a new density model with heat conduction and Alfvén waves was developed that provides the distance of radio bursts to the Sun from dynamic radio spectra. Its application to the dynamic spectrum of a type III burst observed on March 16, 2016 by LOFAR shows a nonuniform radial propagation velocity of the radio emission. The analysis of an imaging observation of type III bursts on June 23, 2012 resolves a burst as bright, compact region localized in the corona propagating in radial direction along magnetic field lines with an average velocity of 0.23c. A nonuniform propagation velocity is revealed. A new beam model is presented that explains the nonuniform motion of the radio source as a propagation effect of an electron ensemble with a spread velocity distribution and rules out a monoenergetic electron distribution. The coronal electron number density is derived in the region from 1.5 to 2.5 R☉ and fitted with the newly developed density model. It determines the plasma density for the interplanetary space between Sun and Earth. The values correspond to a 1.25- and 5-fold Newkirk model for harmonic and fundamental emission, respectively. In comparison to data from other radio instruments the LOFAR data shows a high sensitivity and resolution in space, time and frequency. The new results from LOFAR’s high resolution imaging spectroscopy are consistent with current theories of solar type III radio bursts and demonstrate its capability to track fast moving radio sources in the corona. LOFAR solar data is found to be a valuable source for solar radio physics and opens a new window for studying plasma processes associated with highly energetic electrons in the solar corona. N2 - Diese Arbeit befasst sich mit neuen hochaufgelösten abbildenden und spektroskopischen Beobachtungen von solaren Typ III Radiobursts bei niedrigen Frequenzen im Bereich von 30 bis 80 MHz. Solare Typ III Radiobursts werden auf die Beam-Plasmawechselwirkung von Elektronenstrahlen in der Korona zurückgeführt. Die Sonne stellt eine einzigartige Möglichkeit dar, diese Plasmaprozesse eines aktiven Sterns zu untersuchen. Die Aktivität zeigt sich in eruptiven Ereignissen wie Flares, koronalen Massenauswürfen und Radiobursts, die jeweils von erhöhter Radiostrahlung begleitet werden. Daher trägt solare Radioemission wichtige Informationen über Plasmaprozesse, die mit Sonnenaktivität in Verbindung stehen. Darüber hinaus ist die Sonne auch ein einzigartiges Plasmalabor mit Plasmaprozessen unter Bedingungen die man nicht in irdischen Laboren findet. Aufgrund ihres vergleichsweise geringen Abstands kann man die Sonne wesentlich genauer beobachten als andere Sterne, aber neue Erkenntnisse von ihr auf andere Sterne übertragen. Diese “Solare-Stellare Verbindung” ist wichtig um Prozesse auf anderen Sternen zu verstehen. Das neue Radiointerferometer LOFAR bietet abbildende und spektroskopische Möglichkeiten, um diese Prozesse bei niedrigen Frequenzen zu untersuchen und wurde hier für Sonnenbeobachtungen genutzt. LOFAR, die Besonderheiten seiner Sonnendaten sowie das Verarbeiten und Analysieren dieser Daten mit der Solar Imaging Pipeline und dem Solar Data Center werden beschrieben. Die Solar Imaging Pipeline ist die zentrale Software, die die Nutzung von LOFAR für Sonnenbeobachtungen ermöglicht. Daher war deren Entwicklung für die Analyse von Sonnendaten notwendig und ist im Rahmen dieser Arbeit erfolgt. Außerdem wurde ein neues Dichtemodell mit Wärmeleitung und Alfvén-Wellen entwickelt, welches die Bestimmung der Entfernung von Radiobursts zur Sonne mittels dynamischer Spektren ermöglicht. Die Anwendung auf dynamische Spektren eines LOFAR Typ III Bursts am 16. März 2016 zeigt eine radiale, ungleichförmige Ausbreitungsgeschwindigkeit der Radioemission. Die Analyse einer abbildenden Beobachtung von Typ III Bursts am 23. Juni 2012 zeigt den Burst als helle, kompakte Region in der Korona die sich in radiale Richtung entlang magnetischer Feldlinien mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 0.23c (c, Lichtgeschwindigkeit) bewegt. Die Geschwindigkeit ist nicht gleichförmig. Ein neues Beammodell wird vorgestellt, dass diese ungleichförmige Geschwindigkeit als Ausbreitungseffekt eines Elektronenensemble mit einer ausgedehnten Geschwindigkeitsverteilung erklärt und eine monoenergetische Elektronenverteilung ausschließt. Die koronale Elektronenzahldichte wird in der Region von 1.5 bis 2.5 R☉ ermittelt und ein Fit mit dem neuen Dichtemodell durchgeführt. Dadurch ist die Plasmadichte im ganzen interplanetaren Raum zwischen Sonne und Erde bestimmt. Die Werte entsprechen jeweils einem 1.25- und 5-fachen Newkirk Modell im Fall von fundamentaler und harmonischer Emission. Im Vergleich zu Daten von anderen Radioinstrumenten haben LOFAR-Daten eine hohe Empfindlichkeit und Auflösung in Raum, Zeit und Frequenz. Die neuen Ergebnisse von LOFARs hochauflösender, abbildender Spektroskopie stimmen mit derzeitigen Theorien von solaren Typ III Radiobursts überein und zeigen die Möglichkeit, schnell bewegliche Radioquellen in der Korona zu verfolgen. LOFAR Sonnendaten wurden als wertvolle Quelle für solare Radiophysik erkannt und öffnen eine neues Fenster zur Untersuchung von Plasmaprozessen hochenergetischer Elektronen in der Korona. KW - sun KW - type III KW - radio burst KW - LOFAR KW - plasma physics KW - Sonne KW - Typ III KW - Radioburst KW - Plasmaphysik Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-396893 ER -