Gwiazdy jako wielkie laboratoria fizyczne
Celem projektu STARS2 (Simulations of turbulent, active and rotating suns and stars) było wyjaśnienie turbulencji, magnetyzmu i rotacji słonecznych i gwiezdnych, poprzez opracowanie realistycznych wielowymiarowych (2D lub 3D) symulacji numerycznych. Opracowano trójwymiarowy zależny od czasu zintegrowany model Słońca, łączący nieliniowo, termalnie, mechanicznie i magnetycznie promieniste wnętrze z konwekcyjną powłoką. Dzięki temu możliwe było spójne badanie sposobu, w jaki Słońce jako całość (od jądra atomowego po powierzchnię) funkcjonuje i transportuje ciepło, energię i moment pędu oraz wytwarza i utrzymuje swoje pole magnetyczne poprzez działanie dynama. Zintegrowane modele umożliwiły również postęp w dziedzinie dynamiki tachokliny, która jest wąską warstwą przejściową u podstawy powłoki konwekcyjnej, uważaną za początek słonecznego dużego pola magnetycznego i aktywności cyklicznej. Modele te ponadto umożliwiły po raz pierwszy trójwymiarowe symulacje tworzenia się i rozchodzenia wewnętrznych fal w realistycznym promienistym wnętrzu słońca, co może pomóc nadać kierunek przyszłym poszukiwaniom takich fal na rzeczywistym Słońcu za pomocą heliosejsmologii słonecznej. Dostęp do modeli słonecznego dynama pola średniego z aktywnością cykliczną umożliwił badanie sposobu, w jaki taka zmienność wpływa na globalne właściwości korony słonecznej i wiatr słoneczny oddziałujące na Ziemię i mogące mieć wpływ na wczesne fazy ewolucji gwiazd. W ramach projektu obliczono modele innych widmowych typów gwiazd. Symulacje uwzględniły sposób, w jaki konwekcyjne jądro w masywnych gwiazdach wpływa na rozszerzoną promienistą powłokę i magnetyzm powierzchniowy. Pokazały one również, jak rozszerzona powłoka konwekcyjna czerwonych olbrzymów (tj. stare Słońca) obraca się i przenosi moment pędu i w jaki sposób szybko obracające się młode gwiazdy wytwarzają silne pola magnetyczne, które mogą tworzyć pętle i plamy na powierzchni. Ta ogromna ilość danych dostarczyła informacji na temat sposobu, w jaki zachowują się gwiazdy przypominające Słońce i słoneczne bliźniaki, oraz na temat różnic i podobieństw w stosunku do naszego Słońca. Dostęp do całkowicie nieliniowych modeli dynamicznych gwiazd może poszerzyć naszą wiedzę na temat tych fascynujących i zróżnicowanych obiektów.
Słowa kluczowe
Gwiazdy, fizyka, magnetyzm, turbulencja, STARS2, heliosejsmologia
