A forradalmi szimuláció felfedi a mágnesezett turbulencia titkait

A forradalmi szimuláció felfedi a mágnesezett turbulencia titkait

Nemzetközi kutatók úttörő szimulációval vizsgálták a mágnesezett turbulencia dinamikáját az űrben. Ez az új tanulmány nemcsak az asztrofizikai kutatások terén jelent jelentős előrelépést, hanem mélyebb betekintést nyújt a galaxisok evolúciójába és a csillagkeletkezés feltételeibe is.

A szimuláció, amelyet a München melletti Garchingban található Leibniz Szuperszámítógép Központ SuperMUC-NG szuperszámítógépén végeztek, a maga nemében a legkiterjedtebbnek számít. Több mint 80 millió CPU-órát igényelt, és 140 000 számítási magon hajtották végre. A SuperMUC-NG Európa egyik legerősebb szuperszámítógépe, és 6480 számítási csomóponttal rendelkezik, amelyek mindegyike 48 maggal rendelkezik.

A turbulencia szerepe

Az űr turbulenciája a plazmában, egy forró, elektromosan töltött gázban fordul elő. Ezt a turbulenciát erősen befolyásolják a mágneses mezők, ami új kihívások elé állítja a klasszikus turbulenciaelméletet. A kutatók azt találták, hogy ennek az elméletnek az alapelvei nem érvényesek a mágnesezett plazmák vonatkozásában. Különösen a turbulens kaszkád, ahol az energia nagyobb léptékből kisebb léptékekbe kerül, jelentős eltéréseket mutat a hagyományos modellektől.

Modelljükben a csapat a szuperszonikus és szubszonikus turbulencia közötti átmenetet az asztrofizikai plazmák döntő fontosságú folyamatának tekinti. A szimuláció részletesen azonosítja, hogy a mágneses mezők hogyan befolyásolják az energia lépcsőzetes alakulását a csillagközi közegben azáltal, hogy elnyomják a kis léptékű mozgást és felerősítik a hullámszerű zavarokat. Ezek az eredmények kulcsfontosságúak a csillagkeletkezés elméleti modelljei szempontjából.

Fontos eredmények

A szimuláció eredményei azt mutatják, hogy két különböző skálafüggő kaszkád létezik a csillagközi közegben. A hangsebesség alatt a mágneses mezők uralják a mozgásokat, míg a szuperszonikus áramlásokat a mozgási energia határozza meg. Ezek a felfedezések nagy horderejű következményekkel járnak a nagy energiájú részecskék csillagok közötti szállításának és a galaxis szerkezetének megértésében.

A számítások központi paramétere a Reynolds-szám volt, amely a tehetetlenségi erők és a viszkózus erők arányát írja le. A szimulációhoz egymilliót meghaladó Reynolds-számokat használtak, ami segített az eredmények kivételes pontosságának felismerésében. Várhatóan ez a munka nemcsak az Univerzum turbulens folyamatainak megértését fogja mélyíteni, hanem pozitív hatással lesz a Nap-Föld rendszerben és az asztrofizika széles területein történő közvetlen alkalmazásokra is.

A kutatási eredményeket a közelmúltban tették közzé a Nature Astronomy folyóiratban, hangsúlyozva ennek a tudományos vizsgálatnak a relevanciáját és innovatív jellegét. A tanulmány megmutatja, mennyire fontos jobban megérteni a csillagközi közegben zajló összetett kölcsönhatásokat a galaxisok evolúciójának és szerkezetének átfogó magyarázata érdekében.

A vizsgálat eredményei és módszertana tovább tárgyalható, és részletesen elérhető a Heidelbergi Egyetem honlapján és a scinexx.de oldalon található kiadványban. Ezek a fejlemények jelentősen befolyásolhatják az asztrofizikai kutatás következő generációját, és új utakat nyithatnak meg az univerzum tanulmányozásában.

További információkért tekintse meg a következőtől származó jelentéseket a Heidelbergi Egyetem, scinexx és a kiadványban Természetcsillagászat.