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Den Ursprung der Sonnenflecken mit Supercomputern ergründen

15. Mai 2017. Wo bilden sich Sonnenflecken? Direkt unter der Oberfläche der Sonne oder tief im Inneren? Das Projekt SPOTSIM untersucht den Ursprung von Sonnenflecken mit magnetohydrodynamischen Simulationen und wurde nun mit Rechenzeit auf dem Supercomputer MareNostrum in Barcelona/Spanien ausgezeichnet.
Den Ursprung der Sonnenflecken mit Supercomputern ergründen

Eine die ganze Sonne umfassende Simulation (links) kann die Prozesse der Sonnenflecken-Entstehung nicht abbilden, im Gegensatz zu lokalen Simulationen mit hoher Auflösung (rechte Seite). Ausführliche Bildbeschreibung im Text. Bild: Petri Käpylä

Es gibt zwei unterschiedliche Modelle, die beschreiben, wie sich Sonnenflecken bilden. Viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nehmen an, dass sich Magnetfelder als dünne, röhrenförmigen Strukturen am Boden der so genannten Konvektionszone der Sonne, in einer Tiefe von 200.000 Kilometern bilden. Von dort aus brechen sie an die Oberfläche und bilden Sonnenflecken. Dieses Modell lässt jedoch die Turbulenz, also die Bewegungen des heißen Gases der Sonne, außen vor. Im Projekt SPOTSIM wird angenommen, dass sich Sonnenflecken direkt nahe der Oberfläche des Sterns bilden, in der Konvektionszone.

Das Projekt hat beim 14. PRACE-Tier-0-Aufruf 20 Millionen CPU-Stunden am MareNostrum-Supercomputer erhalten. Die Rechenleistung des MareNostrum-Computers für das Projekt entspricht in etwa der jährlichen Rechenleistung der Computer im Rechenzentrum des Leibniz-Instituts für Astrophysik (AIP).  

„Mit unserem Projekt untersuchen wir die turbulenten Bildungsmechanismen von Sonnenflecken. Wenn unsere Annahmen stimmen, würde dies bedeuten, dass sich Sonnenflecken nahe der Oberfläche bilden und wir würden damit das vorherrschende Paradigma widerlegen“, sagt AIP-Forscher Petri Käpylä. „Sollte dies zutreffen, hätte dies weitreichende Konsequenzen für die solare und stellare Dynamotheorie.“

In dem Forschungsprojekt SPOTSIM sind neben Petri Käpylä auch Maarit Käpylä (Aalto Universität, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung), Nishant Singh und Jörn Warnecke (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung) sowie Axel Brandenburg (Nordic Institute for Theoretical Physics (NORDITA), Universität Colorado Boulder/USA) beteiligt.

Englische Pressemitteilung der Aalto Universität:
http://www.aalto.fi/en/current/news/2017-05-10/

Wissenschaftlicher Kontakt: Dr. Petri Juha Käpylä, 0331-7499 525, pkapyla@aip.de

Pressekontakt: Katrin Albaum, 0331-7499 803, presse@aip.de

Bildbeschreibung: Eine die ganze Sonne umfassende Simulation (links) kann die Prozesse der Sonnenflecken-Entstehung nicht abbilden, im Gegensatz zu lokalen Simulationen mit hoher Auflösung (rechte Seite). Die Abbildung rechts oben zeigt das magnetische Feld, die rechts unten die Geschwindigkeit. Der blaue Kasten deutet auf die Größe der lokalen Simulation hin. Bild: Petri Käpylä


Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) widmet sich astrophysikalischen Fragen, die von der Untersuchung unserer Sonne bis zur Entwicklung des Kosmos reichen. Forschungsschwerpunkte sind dabei kosmische Magnetfelder und extragalaktische Astrophysik sowie die Entwicklung von Forschungstechnologien in den Bereichen Spektroskopie, robotische Teleskope und E-Science. Seinen Forschungsauftrag führt das AIP im Rahmen zahlreicher nationaler, europäischer und internationaler Kooperationen aus. Das Institut ist Nachfolger der 1700 gegründeten Berliner Sternwarte und des 1874 gegründeten Astrophysikalischen Observatoriums Potsdam, das sich als erstes Institut weltweit ausdrücklich der Astrophysik widmete. Seit 1992 ist das AIP Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft.