Stellare Schmetterlingsdiagramme

• Antragsteller: Professor Dr. Laurent Gizon
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Rechnerarchitektur, eingebettete und massiv parallele Systeme
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530101854

Die räumliche Verteilung von Sonnenflecken als Funktion der Zeit (das solare Schmetterlingsdiagramm) liefert wichtige Anhaltspunkte für Modelle des Sonnendynamos. In diesem Projekt wollen wir mit Hilfe fortschrittlicher numerischer Simulationen zeigen, dass der Breitengrad von Sternflecken auf fernen Sternen aus stellaren Lichtkurven abgeleitet werden kann. Diese Lichtkurven liefern zwei unabhängige Diagnostiken der magnetischen Aktivität: (1) dunkle Sternflecken und helle Fackeln modulieren die Intensität auf der Zeitskala der Rotation (~27 Tage für die Sonne) und (2) die magnetische Aktivität führt zu einer Erhöhung der Frequenzen der globalen Moden der akustischen Oszillation (akustische Wellen bewegen sich in magnetischen Regionen schneller). In diesem Projekt werden wir die Störungen in der Lichtkurve und in den seismischen Messgrößen modellieren, die auf eine bestimmte Verteilung von Flecken und Fackeln auf der Sonnenoberfläche zurückzuführen sind. Wir werden die Gleichungen der solaren Oszillationen einschliesslich Rotation lösen und dabei lokalisierte Wellengeschwindigkeitsstörungen nahe der Oberfläche berücksichtigen. Wir werden einen massiv parallelen numerischen Ansatz verwenden, der auf einer hybridisierten unstetigen Galerkin-Methode hoher Ordnung basiert. Wir werden diesen Ansatz mit Randelementmethoden koppeln, um die Behandlung aktive Regionen auf der Sonne zu ermöglichen und gleichzeitig die Rechenkosten drastisch zu reduzieren. Wir werden die seismischen Störungen invertieren, um den Breitengrad der aktiven Regionen auf der Sonne zu ermitteln. Die direkten und inversen Verfahren werden anhand von Sonnenbeobachtungen validiert. Dieses interdisziplinäre Projekt stützt sich auf eine laufende Zusammenarbeit zwischen angewandten Mathematikern (in Pau, Frankreich) und Sonnenphysikern (in Göttingen, Deutschland). Die Ergebnisse dieser Arbeit werden zur Analyse der magnetischen Aktivität vieler tausend sonnenähnlicher Sterne beitragen, die von der PLATO-Mission der Europäischen Weltraumagentur (ESA) beobachtet werden sollen (Start im Jahr 2026).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Privatdozentin Dr. Helene Barucq