From Planetary to Stellar Dynamos - An investigation of the origin and the variability of stellar magnetic fields by direct numerical simulations

• Antragsteller: Dr. Martin Schrinner
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195528656

Die meisten massearmen Sterne besitzen Magnetfelder. Diese zeigen z.T. deutliche Unterschiede hinsichtlich ihrer Feldstärke, Feldgeometrie und Zeitabhängigkeit. Magnetfelder von Sternen und Planeten werden durch elektrische Ströme aufrechterhalten, die durch die Bewegung leitfähiger Materie in ihrem Innern erzeugt werden. Die große Variabilität stellarer Magnetfelder lässt sich deshalb auf Unterschiede im inneren Aufbau und in der inneren Dynamik von Sternen zurückführen. Umgekehrt beeinflussen Magnetfelder maßgeblich die stellare Dynamik und die Entwicklung von Sternen in fast allen Entwicklungsstadien. Die hier vorgeschlagene Arbeit soll mit Hilfe von numerischen Simulationen einen Beitrag zur Erklärung des Ursprungs und der beobachteten Vielfalt stellarer Magnetfelder liefern. Die Komplexität des Dynamoproblems samt seiner großen Bandbreite an Raum- und Zeitskalen verhinderte eine direkte, numerische Lösung für lange Zeit. Erst die zunehmende Rechenleistung von Computern und der Einsatz von Parallelrechnern ermöglichte die Berechnung numerischer Modelle, insbesondere zur Interpretation des Erddynamos. Diese beschreiben die Bewegung einer inkompressiblen, leitfähigen Flüssigkeit (flüssiges Eisen im äußeren Erdkern) und ihre komplizierte Wechselwirkung mit Magnetfeldern. Für stellare Dynamos hingegen muss die vereinfachende Annahme einer inkompressiblen Flüssigkeit aufgegeben werden. In umfangreichen Vorarbeiten wurde die Kompressibilität in den numerischen Modellen berücksichtigt. Um ihren Einfluss auf die Dynamowirkung zu verstehen, schlagen wir einen systematischen Vergleich kompressibler und inkompressibler Modelle verbunden mit einer Parameterstudie vor. Mögliche Unterschiede, u.a. in der Feldgeometrie, der Feldstärke und den Dynamomechanismen, sollen untersucht und erklärt werden. Ein sich anschließender Vergleich mit Beobachtungen wird deren Relevanz deutlich machen und zu einem besseren Verständnis stellarer Dynamos beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Dr. Emmanuel Dormy