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Unraveling effects of anisotropy from low collisionality in the intracluster medium

Projektbeschreibung

Mit verbesserten Modellen verborgene Phänomene im magnetisierten Universum finden

Galaxienhaufen sind die größten bekannten gravitativ gebundenen Strukturen des Universums. Ihre Entstehung und Entwicklung sind eng mit der Evolution des Universums insgesamt verknüpft, weshalb sie als wichtige Sonden zur Überprüfung kosmologischer Modelle gelten. Ein wesentliches Merkmal von Galaxienhaufen ist das Intraclustermedium, ein den Raum zwischen den Galaxien ausfüllendes heißes, magnetisiertes Gas. Computermodelle behandeln das Intraclustermedium normalerweise als eine Flüssigkeit, in der Zusammenstöße zwischen mehreren Teilchen stattfinden. Diese Modelle können keine kleinmaßstäblichen Phänomene beschreiben, die beispielsweise durch anisotropen Druck entstehen. Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt LowCollICM plant die Entwicklung eines Modells, das derartige kleinmaßstäbliche Effekte in großmaßstäbliche kosmologische Simulationen einbeziehen und auf diese Weise das Verständnis magnetischer Phänomene im Universum verbessern wird.

Ziel

Despite advances in both instrumental and computational capabilities, there still exists a mismatch between the observations of and theory describing galaxy clusters – the most massive gravitationally bound objects in the Universe. Galaxy clusters are used as probes for cosmological models and thus are important to our fundamental understanding of the Universe. Some differences clearly originate from an incorrect treatment of microphysical processes in large-scale cosmological simulations. This applies, in particular, to the intracluster medium (ICM). Particle collisions are rare in this hot, diffuse, magnetized plasma. In simulations the ICM is typically treated as a fully collisional fluid with an isotropic pressure. Hence, small-scale physics that stem, for example, from an anisotropic pressure, are missing. With this action the researcher will pave the way for the development of a model that allows for the incorporation of these small-scale effects into large-scale cosmological simulations. To achieve this, the researcher will implement anisotropic viscosity and thermal conduction in a next-generation, exascale simulation code. This code will then be used to conduct and analyze simulations of different aspects of the ICM covering both idealized, turbulent subvolumes and global isolated galaxy clusters. In doing so, the researcher will determine which effects are dynamically important, how they affect observables such as Faraday rotation measures and surface brightness discontinuities, and how to model them. Ultimately, future cosmological simulations employing a more accurate model will facilitate a more fundamental understanding of the magnetized Universe.

Schlüsselbegriffe

Koordinator

UNIVERSITAET HAMBURG
Netto-EU-Beitrag
€ 174 806,40
Adresse
MITTELWEG 177
20148 Hamburg
Deutschland

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Region
Hamburg Hamburg Hamburg
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 174 806,40