Sterne als große Physik-Labors
Das STARS2-Projekt (Simulations of turbulent, active and rotating suns and stars) arbeitete daran, Sonnen- und Stern Turbulenz, Magnetismus und Rotation durch die Entwicklung realistischer numerischer Multi-D-(entweder 2D oder 3D) Simulationen zu entwirren. Ein zeitabhängiges integriertes 3D-Modell der Sonne wurde entwickelt, das nichtlinear, thermisch, mechanisch und magnetisch das strahlende Innere mit der konvektiven Hülle koppelt. Dies ermöglichte das Studium in einer selbstkonsistenten Weise, wie die Sonne als Ganzes (von seinem Atomkern bis zu seiner Oberfläche) funktioniert und Wärme, Energie und Drehimpuls erzeugt und ihr Magnetfeld über Dynamoaktion aufrechterhält. Integrierte Modelle erlaubten auch Fortschritte bei der Dynamik des Tachocline, eine schmale Scherschicht an der Basis der konvektiven Hülle, die der Ursprung des groß angelegten Magnetfeld der Sonne und seiner zyklische Aktivität sein soll. Diese Modelle erlaubten zum ersten Mal die 3D-Simulation von internen Wellen, die sich in einen realistischen strahlenden Sonneninneren bilden und ausbreiten. Dies kann dazu beitragen, die künftige Suche nach diesen Wellen in der realen Sonne über Solarhelioseismologie zu leiten. Der Zugang zu Solarhauptfeld-Dynamo-Modellen mit zyklische Aktivität erlaubte eine Untersuchung der Frage, wie eine solche Variabilität die globalen Eigenschaften der Sonnenkorona und der Sonnenwindpartikeln beeinflusst, die sich auf die Erde auswirken und die die frühen Entwicklungsphasen der Sterne beeinflussen könnten. Alle Modelle aus anderen Stern-Spektraltypen wurden im Rahmen des Projekts berechnet. Diese Simulationen berücksichtigten, wie ein konvektiver Kern in massiven Sternen die erweiterte Strahlungshülle und den Oberflächenmagnetismus beeinflusst. Sie zeigten auch, wie die erweiterte konvektive Hülle von roten Riesensternen (d.h. alte Sonnen) rotieren und einen Drehimpuls transportieren und wie schnell rotierende junge Sterne starke Magnetfelder entwickeln, die Schleifen und Sternflecken bilden können. Diese Fülle an Daten haben einen Einblick in die Frage gebracht, wie sich sonnenähnliche Sterne und Sonnen-Analoga verhalten und welche Unterschiede und gemeinsame Eigenschaften in Bezug auf unsere Sonne bestehen. Der Zugang zu vollständig nichtlinearen dynamischen Modellen der Sterne kann unser Verständnis von diesen faszinierenden und vielfältigen Objekten verbessern.
Schlüsselbegriffe
Sterne, Physik, Magnetismus, Turbulenz, Stars2, Helioseismologie
