La simulazione rivoluzionaria rivela i segreti della turbolenza magnetizzata

La simulazione rivoluzionaria rivela i segreti della turbolenza magnetizzata

Ricercatori internazionali hanno utilizzato una simulazione innovativa per studiare la dinamica della turbolenza magnetizzata nello spazio. Questo nuovo studio non solo rappresenta un progresso significativo nella ricerca astrofisica, ma fornisce anche informazioni più approfondite sull’evoluzione delle galassie e sulle condizioni per la formazione stellare.

La simulazione, effettuata sul supercomputer SuperMUC-NG presso il Leibniz Supercomputing Center di Garching vicino a Monaco, è considerata la più estesa nel suo genere. Richiedeva oltre 80 milioni di ore di CPU ed era eseguito su 140.000 core di elaborazione. SuperMUC-NG è uno dei supercomputer più potenti d'Europa e dispone di 6.480 nodi di elaborazione, ciascuno dei quali ha 48 core.

Il ruolo della turbolenza

La turbolenza nello spazio si verifica nel plasma, un gas caldo e carico elettricamente. Questa turbolenza è fortemente influenzata dai campi magnetici, il che pone nuove sfide alla teoria classica della turbolenza. I ricercatori hanno scoperto che i principi fondamentali di questa teoria non si applicano nel contesto dei plasmi magnetizzati. In particolare, la cascata turbolenta, dove l’energia viene trasferita da scale più grandi a scale più piccole, mostra deviazioni significative rispetto ai modelli tradizionali.

Nel loro modello, il team considera la transizione tra turbolenza supersonica e subsonica, un processo cruciale per i plasmi astrofisici. La simulazione identifica in dettaglio come i campi magnetici influenzano la cascata di energia nel mezzo interstellare sopprimendo il movimento su piccola scala e amplificando i disturbi di tipo ondulatorio. Questi risultati sono cruciali per i modelli teorici della formazione stellare.

Risultati importanti

I risultati della simulazione mostrano che nel mezzo interstellare esistono due diverse cascate dipendenti dalla scala. Al di sotto della velocità del suono, i campi magnetici dominano i movimenti, mentre i flussi supersonici sono determinati dall'energia cinetica. Queste scoperte hanno implicazioni di vasta portata per la nostra comprensione del trasporto di particelle ad alta energia tra le stelle e della struttura della galassia.

Un parametro centrale nei calcoli era il numero di Reynolds, che descrive il rapporto tra le forze inerziali e le forze viscose. Per la simulazione sono stati utilizzati numeri di Reynolds superiori a un milione, contribuendo a realizzare l'eccezionale precisione dei risultati. Si prevede che questo lavoro non solo approfondirà la comprensione dei processi turbolenti nell'Universo, ma avrà anche un impatto positivo sulle applicazioni dirette nel sistema Sole-Terra e in vasti settori dell'astrofisica.

I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature Astronomy, sottolineando la rilevanza e il carattere innovativo di questa indagine scientifica. Lo studio mostra quanto sia importante comprendere meglio le complesse interazioni nel mezzo interstellare per spiegare in modo completo l’evoluzione e la struttura delle galassie.

I risultati e la metodologia dello studio possono essere ulteriormente discussi e sono disponibili in dettaglio nella pubblicazione sul sito web dell'Università di Heidelberg e su scinexx.de. Questi sviluppi potrebbero influenzare in modo significativo la prossima generazione della ricerca astrofisica e aprire nuove strade nello studio dell’universo.

Per ulteriori informazioni, vedere i rapporti di l'Università di Heidelberg, scinexx e nella pubblicazione in Astronomia della natura.