Differential rotation of giants and fast-rotating dwarf stars
Final Report Abstract
Es ist ein neuer Code zur Berechnung des Rotationsgesetzes in stellaren Konvektionszonen entwickelt worden, mit dem auch schnell rotierende Sterne behandelt werden können. Bisher konnte mit guten Resultaten nur das Rotationsgesetz der relativ langsam rotierenden Sonne nachgerechnet werden. Der jetzt erreichte Stand erlaubt erstmalig, das noch unbekannte Rotationsverhalten in den äusseren Schichten schnell rotierender, also junger Sterne vorherzusagen. Auch die von der Asteroseismologie demnächst abgeleitet werdenden Rotationsprofile in einzelnen hellen Riesensternen wie Arktur sind jetzt vorhersagbar geworden. Die Resultate sind insofern dramatisch, als die erhaltenen Rotationsprofile so steil sind, dass starke Konsequenzen für die magnetische Aktivität solcher Sterne zu erwarten sind. Für die schnell rotierenden M-Sterne wird die meridionale Strömung sehr intensiv. Wir sind jetzt in der Lage, die Einflüsse der unterschiedlichen Komponenten zu trennen und ihre Bedeutung für die Gestalt der Rotationsgesetze festzustellen. Wir finden dabei auch, dass die neuerdings wieder diskutierte barocline Strömung das Rotationsgesetz der Sonne wohl beeinflusst, aber nicht prägt. Das kann bei anderen Sterntypen durchaus anders sein, was bei der zukünftigen Nutzung des Codes sich herausstellen wird. Unsere Rechnungen zur Rotation von G-Sternen zeigen eine starke Abhängigkeit der differentiellen Rotation vom Sternaufbau, genauer: von der Tiefe der Konvektionszone. Sterne mit flacher Konvektionszone rotieren deutlich stärker ungleichförmig als Sterne gleichen Spektraltyps mit tiefer Konvektionszone. Dieser Zusammenhang erklärt die Unterschiedlichkeit der für diesen Spektraltyp beobachteten Rotationsgesetze. Im Gegensatz zur Hauptreihenphase können sich Masse und innerer Aufbau der beobachteten Vor-Hauptreihensternen nämlich trotz gleichem Spektaltyp durchaus unterscheiden. Sollte sich unser Resultat bestätigen, dass die Unterschiede in der differentiellen Rotation auf Unterschiede im Sternaufbau zurückzuführen sind, dann wird sich dieser Zusammenhang zur genaueren Bestimmung des Sterntyps verwenden lassen.
Publications
- "Modelling solar and stellar differential rotation", J. Physics: Conf. Ser. 118, 012029 (2008)
Küker, M., Rüdiger, G.
- "Eddy diffusivity from hydromagnetic Taylor-Couette flow experiments", Phys. Rev. E 80, 046314 (2009)
Gellert, M., Rüdiger, G.
- "Eddy viscosity and turbulent Schmidt number by kink-type instabilities of toroidal magnetic fields", JFM 623, 375 (2009)
Gellert, M., Rüdiger, G.
- "Differential rotation and meridional flow of Arcturus", AN 332, 83 (2011)
Küker, M., Rüdiger, G.
- "The differential rotation of G dwarfs", A&A 530, 48 (2011)
Küker, M., Rüdiger, G., Kitchatinov, L.L.
