Revoluční simulace odhaluje tajemství magnetizované turbulence

Revoluční simulace odhaluje tajemství magnetizované turbulence

Mezinárodní vědci použili převratnou simulaci ke zkoumání dynamiky magnetizované turbulence ve vesmíru. Tato nová studie představuje nejen významný pokrok v astrofyzikálním výzkumu, ale také poskytuje hlubší pohled na vývoj galaxií a podmínky pro vznik hvězd.

Simulace, která byla provedena na superpočítači SuperMUC-NG v Leibniz Supercomputing Center v Garchingu u Mnichova, je považována za nejrozsáhlejší svého druhu. Vyžadovalo více než 80 milionů hodin CPU a bylo spuštěno na 140 000 výpočetních jádrech. SuperMUC-NG je jedním z nejvýkonnějších evropských superpočítačů a má 6 480 výpočetních uzlů, z nichž každý má 48 jader.

Role turbulence

Turbulence ve vesmíru nastávají v plazmě, horkém, elektricky nabitém plynu. Tato turbulence je silně ovlivněna magnetickými poli, což představuje nové výzvy pro klasickou teorii turbulence. Vědci zjistili, že základní principy této teorie v kontextu magnetizovaného plazmatu neplatí. Zejména turbulentní kaskáda, kde se energie přenáší z větších do menších měřítek, vykazuje výrazné odchylky od tradičních modelů.

Ve svém modelu tým uvažuje o přechodu mezi nadzvukovou a podzvukovou turbulencí, což je zásadní proces pro astrofyzikální plazma. Simulace podrobně identifikuje, jak magnetická pole ovlivňují kaskádování energie v mezihvězdném prostředí potlačením pohybu v malém měřítku a zesílením vlnových poruch. Tyto poznatky jsou zásadní pro teoretické modely vzniku hvězd.

Důležité výsledky

Výsledky simulace ukazují, že v mezihvězdném prostředí existují dvě různé kaskády závislé na měřítku. Pod rychlostí zvuku pohybům dominují magnetická pole, zatímco nadzvukové proudění je určováno kinetickou energií. Tyto objevy mají dalekosáhlé důsledky pro naše chápání transportu vysokoenergetických částic mezi hvězdami a strukturu galaxie.

Ústředním parametrem ve výpočtech bylo Reynoldsovo číslo, které popisuje poměr setrvačných sil k viskózním silám. Pro simulaci byla použita Reynoldsova čísla přesahující jeden milion, což pomohlo realizovat výjimečnou přesnost výsledků. Očekává se, že tato práce nejen prohloubí pochopení turbulentních procesů ve vesmíru, ale bude mít také pozitivní dopad na přímé aplikace v systému Slunce-Země a široké oblasti astrofyziky.

Výsledky výzkumu byly nedávno zveřejněny v časopise Nature Astronomy, což podtrhuje relevanci a inovativní povahu tohoto vědeckého výzkumu. Studie ukazuje, jak důležité je lépe porozumět komplexním interakcím v mezihvězdném prostředí, aby bylo možné komplexně vysvětlit vývoj a strukturu galaxií.

O výsledcích a metodologii studie lze dále diskutovat a jsou podrobně dostupné v publikaci na webových stránkách univerzity v Heidelbergu a na scinexx.de. Tento vývoj by mohl významně ovlivnit další generaci astrofyzikálního výzkumu a otevřít nové cesty ve studiu vesmíru.

Další informace naleznete v přehledech z univerzitě v Heidelbergu, scinexx a v publikaci v Astronomie přírody.