Hur ser en stjärna ut på insidan? Pascale Garaud, astronom vid University of California i Santa Cruz, är en av många forskare som försöker med hjälp av beräkningar och simuleringar i datorn förstå hur solen och andra stjärnor egentligen fungerar. Vid ett seminarium på ESO i München nyligen berättade hon om flera intressanta framsteg mot att kunna simulera stjärnor på ett mer realistiskt sätt. Inuti en stjärna är flödena av gas och plasma starkt turbulenta, vilket innebär konstanta förändringar på små tids- och rumsskalor. Det gör det omöjligt att följa utvecklingen i hela stjärnan, och under hela dess livstid.

Bild: Gough & MacIntyre (1998)
Virvlarna inuti t ex solen: en lite förenklad bild av hur gas och plasma rör sig i en stjärna. Bild: Gough & MacIntyre (1998)

Med modern datorkraft börjar man nu dock kunna simulera förhållanden och rörelser över en tillräckligt stor del av stjärnan, och över tillräckligt lång tid, för att man ska kunna få en viss inblick i hur flödena inuti stjärnan fungerar.

Inne i en stjärna bubblar och kokar det som en soppa i en gryta – så kallad konvektion – och Garaud och hennes kollegor har gjort nya framsteg i hur beräkningarna kan ta hand om de instabila fenomen som uppstår där konvektion är viktigt, något som annars orsakat huvudbry i många årtionden. Detta har stor betydelse för framtida modellering av stjärnors utveckling, som nu kan göras med mindre osäkerhet.

Bild: P. Garaud
I den här bilden visar Garaud upp tre typer av fenomen som dyker upp i högupplosta simuleringar av stjärnor – men också när man gör beräkning av vatten i havet: fingerkonvektion, ytvågor, och lagerformeringar. Detta visar att gasen beter sig på ett komplext och ofta överraskande sätt – vi har fortfarande mycket att lära om hur stjärnor fungerar. (Bild: P. Garaud)

För närvarande är Garauds mål att med denna typ av simuleringar ge information till forskare som gör förenklade fysikaliska modeller och beräkningar av stjärnor – sådana som används för att följa hela stjärnans utveckling. Att fullt kunna simulera hela stjärnan ligger fortfarande många årtionden in i framtiden. På Pascale Garauds hemsida kan du läsa mer om hennes forskning.