Differential rotation and dynamos in convective stellar envelopes

Helsingin yliopisto / Petri Käpylä

We seek to understand the interplay of rotation, large-scale mean flows, and turbulence in the generation of magnetic fields in stellar convective envelopes. In order to gain insight into the effects involved in this dynamo process and to test theoretical ideas, large-scale numerical modeling of systems of varying physical complexity are needed. This encompasses a full spectrum of models from isotropic turbulence in fully periodic cubes to stratified convection in spherical coordinates. Furthermore, in order to connect to real stars, such as the Sun, global mean-field models need to be constructed where the results from the more fundamental studies can be incorporated and which can be compared against observations. Tavoitteenamme on ymmärtää pyörimisen, suuren mittakaavan keskimääräisten virtausten ja turbulenssin yhteispeliä magneettikenttien synnyssä tähtien konvektiivisissa kerroksissa. Jotta saisimme lisätietoa eri efekteistä jotka vaikuttavat tähän nk. dynamoprosessiin ja testataksemme teoreettisia ideoita tarvitsemme numeerisia laskuja joissa vaihteleva määrä fysikaalisia efektejä on otettu huomioon. Käytännössä tämä tarkoittaa kokonaista mallien kirjoa aina isotrooppisesta turbulenssista täysin periodisissa kuutioissa kerrostuneeseen konvektioon pallokoordinaateissa. Lisäksi haluamme säilyttää yhteyden oikeisiin tähtiin kuten omaan aurinkoomme jota varten tarvitsemme globaaleja keskimääräisen kentän malleja joissa teoreettisesti perustavampien tutkimusten tuloksia voidaan käyttää ja joita voidaan verrata havaintoihin.