Kurzfassung

Radioastronomische Sonnenbeobachtungen bei 2,7 GHz

Susanne Schell, Michael Mittelstaedt, Michael Winter

Im Frühjahr 1987 übernahmen wir von einer Schülergruppe unserer Schule ein halbfertiges Radioteleskop (1,75m Parabolantenne mit ungekühltem Mischer-Empfänger). Wir reparierten den defekten Getriebekasten, verbesserten die Steuerungselektrik und richteten den parallaktisch montierten Parabolreflektor mittels der selbstentwickelten "Dipolschatten-Methode" aus. Nachdem wir ein Antennendiagramm erstellt hatten, konnten wir eine Fehlerbetrachtung vornehmen und systematische Fehler ausmerzen. Danach nahmen wir regelmäßige Messungen auf, indem wir das Teleskop täglich, also auch in den Ferien, auf die Sonne ausrichteten und ihr nachführten. So konnten wir mehrere Radiobursts registrieren, von denen der markanteste vom 24.07.1987 in unserer Jugend forscht - Arbeit näher diskutiert wird.

Da wir uns 1987 im Jahr der ruhigen Sonne befanden, kalibierten wir unsere Schreiberdiagramme in erster Näherung durch Berechnung der thermischen Strahlung der Sonne. Diese Eichung konnten wir später verbessern, als die zu unserem Beobachtungszeitraum passenden Radiodaten von den professionellen Radioobservatorien veröffentlicht wurden.

In den Sommerferien (24.07.87) registrierten wir einen sehr markanten Radioburst aus sich überlagernden Strahlungsausbrüchen. Das es sich hierbei nicht um eine lokale Störung aus Bad Münstereifel handelte, bekamen wir von den Radioobservatorien San Vito (Italien) und Ondregov (CSSR) bestätigt, die uns auch die Größe des zugehörigen Hα-Flares übermittelten. Nun waren wir in der Lage, den registrierten Radioburst gründlich auszuwerten. Als erstes suchten wir nach mathematischen Gesetzmäßigkeiten. Mittels logarithmischer Darstellung konnten wir zeigen, daß der Strahlungsfluß unseres "Doppel-Burst" jeweils exponentiell abfällt (S1 = 131,8 ⋅ e-0,006 ⋅ t; S2 = 59,3 ⋅ e-0,008 ⋅ t. Die aufgestellte Funktionen integrierten wir über die Zeit und erhielten so die von unserem Radioteleskop während des Strahlungsausbruches empfangene Energie (W = 8,25 ⋅ 10-10 J).

Anhand der gemessenen Strahlungsflußwerte versuchten wir nun Klarheit über die Art der empfangenen Strahlung und den Strahlungsmechanismus auf der Sonne zu bekommen. Mittels des Rayleigh-Jeansschen-Strahlungsgesetzes, dem Wienschen Verschiebungsgesetz und dem Stefan-Boltzmannschen-Strahlungsgesetzes sowie Einsteins berühmter Gleichung E = mc2 konnten wir zeigen, daß die empfangene Strahlung mit Sicherheit nicht thermischen Ursprungs war. Aber auch die häufig vertretene Ansicht, daß es sich bei Radiobursts um Synchrotronstrahlung hochrelativistischer Elektronen (v > 0,9c) handelt, konnten wir anhand eines Frequenz-Strahlungsfluß-Diagrammes in Frage stellen. Bei dem von uns gemessenen Radioburst handelt es sich nach unserer Meinung um Magnetobremsstrahlung von mildrelativistischen Elektronen 0,2c < v < 0,8c. Aus einem erstellten Zeit-Frequenz-Diagramm folgt weiterhin, daß sich der Ursprungsort dieser Strahlung während der Meßzeit in der Sonnenkorona von innen nach außen verlagert hat.

Mit unseren Beobachtungen möchten wir einen kleinen Beitrag zum Verständnis der wissenschaftlich aktuellen Problematik der Radioburstentstehung leisten. Außerdem wollen wir in Kürze mit einem Radioobservatorium in der Nähe von Zürich (Schweiz) zusammenarbeiten, da die Beobachtungen mit einem Einzelteleskop nie zu sicheren Ergebnissen führen. Ziel dieser Zusammenarbeit soll es unter andern sein, an der aktuellen Diskussion über die Existenz bzw. Nichtexistenz von periodischen solaren Intensitätsschwankungen im Minutenbereich teilzunehmen. Dazu müssen wir unsere Meßdaten mit denen des Züricher Teleskops kreuzkorrelieren, da nur so die reinen solaren Intensitätsschwankungen herausgefunden werden können. Ein entsprechendes Computerprogramm zur Kreuzkorrelation haben wir bereits geschrieben. Ebenso ein auch für Schüler der Jahrgangsstufe 11 gut zu handhabendes Computerprogramm zur Fourieranalyse der komplizierten Schreiberdiagramme der solaren Radiostrahlung.

Miniforschung - St. Michael-Gymnasium Bad Münstereifel