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New Paradigm of Stellar Convection

Descrizione del progetto

Ripensare il modo in cui il sole agita i suoi strati

Per decenni gli scienziati hanno cercato di simulare il modo in cui l’energia si muove attraverso gli strati esterni turbolenti del Sole; ciononostante, i modelli non corrispondono ancora alla realtà. Le osservazioni mettono in evidenza una dominanza di moti su piccola scala chiamati supergranulazione, mentre le simulazioni prevedono flussi su larga scala che non esistono: questa discrepanza, nota come enigma convettivo, è diventata uno dei più grandi enigmi della fisica solare, limitando la nostra capacità di modellare la rotazione e i cicli magnetici del Sole. Il progetto NEOCON, finanziato dal CER, si prefigge di risolvere questo mistero ripensando al funzionamento della convezione. Basandosi sulle osservazioni solari, il progetto introduce un nuovo modello entropico di pioggia in cui il raffreddamento della superficie (e non il riscaldamento in profondità) guida la convezione. Integrando effetti magnetici e dinamiche non locali, NEOCON dispone del potenziale di rivoluzionare la nostra comprensione degli interni stellari.

Obiettivo

Tension between solar observations and theoretical and numerical
models is shifting the paradigm of stellar convection: simulations
produce dominant large-scale flows that are absent in the Sun and the
supergranulation scale which according to helioseismology is dominant
in the Sun is not captured by simulations. This discrepancy, named the
convective conundrum, is the most likely reason why solar differential
rotation and global dynamo cannot be reproduced by current
simulations. Canonical theory of convection, adopted in many models,
assumes an unstable temperature gradient and local driving of
convection leading to large-scale flows. More recent models relaxing
this assumption suggest that surface cooling is the main driver of
convection leading to non-local flows in the form of cool entropy
rain. In this scenario the bulk of the convection zone is weakly
stably stratified in stark contrast to traditional mixing length
picture. Recent solar observations also suggest fast small-scale
plumes and weakly stable stratification.

Simulations of stellar convection are limited by computational
resources such that fully realistic models of stars are unreachable in
the foreseeable future. This is most likely why surface driving of
convection is too weak in current simulations. In the NeoCon project
this is addressed via a solar observation-inspired subgrid-scale model
incorporating entropy rain to reach the highly non-local regime of
convection conjectured to exist in stars. This has paradigm-shifting
consequences for theories of stellar convection and dynamos with
potential ramifications for stellar structure and evolution. In
addition to capturing convection accurately, another crucial
requirement is ensuring the correct force balance in stellar interiors
with strong multiscale magnetic fields. Strong magnetism is another
possible solution to the convective conundrum which is addressed in
the NeoCon project by comprehensive study of magnetic back-reaction on
convection.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-ADG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

UNIVERSITAET GRAZ
Contributo netto dell'UE
€ 2 500 000,00
Indirizzo
UNIVERSITATSPLATZ 3
8010 Graz
Austria
Regione
Südösterreich Steiermark Graz
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Beneficiari (1)