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Unraveling effects of anisotropy from low collisionality in the intracluster medium

Description du projet

Des modèles améliorés susceptibles de révéler des phénomènes cachés dans l’Univers magnétique

Les amas de galaxies sont les plus grandes structures liées par gravitation que l’on connaisse dans l’Univers. Leur formation et leur évolution sont étroitement liées à l’évolution de l’Univers dans son ensemble, ce qui en fait des sondes importantes pour tester les modèles cosmologiques. Une caractéristique majeure des amas est le milieu intra-amas, un gaz chauffé et magnétisé qui occupe l’espace entre les galaxies. Les modèles de calcul considèrent habituellement le milieu intra-amas comme un fluide où se produisent des collisions multi-particules. Ces modèles ne sont pas en mesure de décrire les phénomènes à petite échelle qui résultent, par exemple, de la pression anisotrope. Financé par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet LowCollICM envisage de développer un modèle qui incorporera des effets à petite échelle de ce type dans les simulations cosmologiques à grande échelle, améliorant ainsi notre compréhension de l’Univers magnétique.

Objectif

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.

Mots‑clés

Coordinateur

UNIVERSITAET HAMBURG
Contribution nette de l'UE
€ 174 806,40
Adresse
MITTELWEG 177
20148 Hamburg
Allemagne

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Région
Hamburg Hamburg Hamburg
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
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Coût total
€ 174 806,40