Revolutionær simulering afslører hemmeligheder bag magnetiseret turbulens

Revolutionær simulering afslører hemmeligheder bag magnetiseret turbulens

Internationale forskere har brugt en banebrydende simulering til at undersøge dynamikken i magnetiseret turbulens i rummet. Denne nye undersøgelse repræsenterer ikke kun et betydeligt fremskridt inden for astrofysisk forskning, men giver også dybere indsigt i galaksernes udvikling og betingelserne for stjernedannelse.

Simuleringen, som blev udført på SuperMUC-NG supercomputeren i Leibniz Supercomputing Center i Garching nær München, anses for at være den mest omfattende af sin slags. Det krævede over 80 millioner CPU-timer og blev udført på 140.000 computerkerner. SuperMUC-NG er en af ​​Europas mest kraftfulde supercomputere og har 6.480 computerknudepunkter, som hver har 48 kerner.

Turbulensens rolle

Turbulens i rummet opstår i plasma, en varm, elektrisk ladet gas. Denne turbulens er stærkt påvirket af magnetiske felter, hvilket stiller nye udfordringer for klassisk turbulensteori. Forskerne fandt ud af, at grundlæggende principper i denne teori ikke gælder i forbindelse med magnetiserede plasmaer. Især den turbulente kaskade, hvor energi overføres fra større til mindre skalaer, viser betydelige afvigelser fra traditionelle modeller.

I deres model betragter holdet overgangen mellem supersonisk og subsonisk turbulens, en afgørende proces for astrofysiske plasmaer. Simuleringen identificerer i detaljer, hvordan magnetiske felter påvirker kaskaden af ​​energi i det interstellare medium ved at undertrykke små bevægelser og forstærke bølgelignende forstyrrelser. Disse fund er afgørende for de teoretiske modeller for stjernedannelse.

Vigtige resultater

Resultaterne af simuleringen viser, at der findes to forskellige skalaafhængige kaskader i det interstellare medium. Under lydens hastighed dominerer magnetiske felter bevægelserne, mens alternativt supersoniske strømninger bestemmes af kinetisk energi. Disse opdagelser har vidtrækkende implikationer for vores forståelse af transporten af ​​højenergipartikler mellem stjerner og galaksens struktur.

En central parameter i beregningerne var Reynolds-tallet, som beskriver forholdet mellem inertikræfter og viskøse kræfter. Reynolds tal på over en million blev brugt til simuleringen, hvilket hjalp med at realisere resultaternes exceptionelle nøjagtighed. Det forventes, at dette arbejde ikke kun vil uddybe forståelsen af ​​de turbulente processer i universet, men også have en positiv indvirkning på direkte anvendelser i Sol-Jord-systemet og brede områder af astrofysikken.

Forskningsresultaterne blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Nature Astronomy, hvilket understreger relevansen og den innovative karakter af denne videnskabelige undersøgelse. Undersøgelsen viser, hvor vigtigt det er bedre at forstå de komplekse vekselvirkninger i det interstellare medium for på en omfattende måde at forklare galaksernes udvikling og struktur.

Undersøgelsens resultater og metodologi kan diskuteres yderligere og er tilgængelige i detaljer i publikationen på Heidelberg Universitets hjemmeside og på scinexx.de. Disse udviklinger kan i væsentlig grad påvirke den næste generation af astrofysisk forskning og åbne nye veje i studiet af universet.

For mere information, se rapporter fra universitetet i Heidelberg, scinexx og i publikationen i Natur astronomi.