محاكاة ثورية تكشف أسرار الاضطراب الممغنط

محاكاة ثورية تكشف أسرار الاضطراب الممغنط

استخدم باحثون دوليون محاكاة رائدة لدراسة ديناميكيات الاضطراب الممغنط في الفضاء. لا تمثل هذه الدراسة الجديدة تقدمًا كبيرًا في أبحاث الفيزياء الفلكية فحسب، بل توفر أيضًا رؤى أعمق حول تطور المجرات وظروف تكوين النجوم.

تعتبر المحاكاة، التي تم إجراؤها على الكمبيوتر العملاق SuperMUC-NG في مركز ليبنيز للحوسبة الفائقة في جارشينج بالقرب من ميونيخ، الأكثر شمولاً من نوعها. لقد تطلب الأمر أكثر من 80 مليون ساعة من وحدة المعالجة المركزية وتم تنفيذه على 140.000 نواة حوسبة. يعد SuperMUC-NG أحد أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في أوروبا ويحتوي على 6480 عقدة حوسبة، تحتوي كل منها على 48 مركزًا.

دور الاضطراب

يحدث الاضطراب في الفضاء في البلازما، وهو غاز ساخن مشحون كهربائيًا. يتأثر هذا الاضطراب بشدة بالمجالات المغناطيسية، مما يشكل تحديات جديدة لنظرية الاضطراب الكلاسيكي. ووجد الباحثون أن المبادئ الأساسية لهذه النظرية لا تنطبق في سياق البلازما الممغنطة. وعلى وجه الخصوص، يُظهر الشلال المضطرب، حيث يتم نقل الطاقة من المقاييس الأكبر إلى المقاييس الأصغر، انحرافات كبيرة عن النماذج التقليدية.

في نموذجهم، يأخذ الفريق في الاعتبار الانتقال بين الاضطراب الأسرع من الصوت ودون الصوتي، وهي عملية حاسمة بالنسبة للبلازما الفيزيائية الفلكية. تحدد المحاكاة بالتفصيل كيفية تأثير المجالات المغناطيسية على سلسلة الطاقة في الوسط بين النجوم عن طريق قمع الحركة صغيرة النطاق وتضخيم الاضطرابات الشبيهة بالموجة. تعتبر هذه النتائج حاسمة بالنسبة للنماذج النظرية لتكوين النجوم.

نتائج مهمة

تظهر نتائج المحاكاة وجود سلسلتين مختلفتين تعتمدان على المقياس في الوسط البينجمي. تحت سرعة الصوت، تهيمن المجالات المغناطيسية على الحركات، في حين يتم تحديد التدفقات الأسرع من الصوت بواسطة الطاقة الحركية. هذه الاكتشافات لها آثار بعيدة المدى على فهمنا لانتقال الجسيمات عالية الطاقة بين النجوم وبنية المجرة.

كان المعلمة المركزية في الحسابات هي رقم رينولدز، الذي يصف نسبة قوى القصور الذاتي إلى قوى اللزوجة. تم استخدام أرقام رينولدز التي تزيد عن المليون في المحاكاة، مما ساعد على تحقيق الدقة الاستثنائية للنتائج. ومن المتوقع ألا يؤدي هذا العمل إلى تعميق فهم العمليات المضطربة في الكون فحسب، بل سيكون له أيضًا تأثير إيجابي على التطبيقات المباشرة في نظام الشمس والأرض ومجالات واسعة من الفيزياء الفلكية.

نُشرت نتائج البحث مؤخرًا في مجلة Nature Astronomy، مما يؤكد أهمية هذا البحث العلمي وطبيعته المبتكرة. توضح الدراسة مدى أهمية فهم التفاعلات المعقدة في الوسط النجمي بشكل أفضل من أجل شرح تطور وبنية المجرات بشكل شامل.

يمكن مناقشة نتائج ومنهجية الدراسة بشكل أكبر وهي متاحة بالتفصيل في المنشور الموجود على موقع جامعة هايدلبرغ وعلى موقع scinexx.de. يمكن لهذه التطورات أن تؤثر بشكل كبير على الجيل القادم من أبحاث الفيزياء الفلكية وتفتح آفاقًا جديدة في دراسة الكون.

لمزيد من المعلومات، راجع التقارير من جامعة هايدلبرغ, com.scinexx وفي النشر في علم الفلك الطبيعة.