Revoliucinis modeliavimas atskleidžia įmagnetintos turbulencijos paslaptis

Revoliucinis modeliavimas atskleidžia įmagnetintos turbulencijos paslaptis

Tarptautiniai mokslininkai panaudojo novatorišką modeliavimą, kad ištirtų įmagnetintos turbulencijos dinamiką erdvėje. Šis naujas tyrimas ne tik reiškia reikšmingą astrofizinių tyrimų pažangą, bet ir suteikia gilesnių įžvalgų apie galaktikų evoliuciją ir žvaigždžių formavimosi sąlygas.

Modeliavimas, kuris buvo atliktas SuperMUC-NG superkompiuteriu Leibnizo superkompiuterių centre Garchinge netoli Miuncheno, yra laikomas plačiausia tokio pobūdžio. Tam prireikė daugiau nei 80 milijonų CPU valandų ir buvo atlikta 140 000 skaičiavimo branduolių. SuperMUC-NG yra vienas galingiausių Europos superkompiuterių ir turi 6480 skaičiavimo mazgų, kurių kiekvienas turi 48 branduolius.

Turbulencijos vaidmuo

Turbulencija erdvėje atsiranda plazmoje, karštose, elektra įkrautose dujose. Šią turbulenciją stipriai veikia magnetiniai laukai, o tai kelia naujų iššūkių klasikinei turbulencijos teorijai. Tyrėjai nustatė, kad pagrindiniai šios teorijos principai netaikomi įmagnetintos plazmos kontekste. Visų pirma, turbulentinė kaskada, kai energija perduodama iš didesnių į mažesnes skales, rodo reikšmingus nukrypimus nuo tradicinių modelių.

Savo modelyje komanda mano, kad perėjimas tarp viršgarsinio ir ikigarsinio turbulencijos yra esminis astrofizinių plazmų procesas. Modeliavimas išsamiai identifikuoja, kaip magnetiniai laukai įtakoja energijos kaskadą tarpžvaigždinėje terpėje, slopindami nedidelio masto judesius ir sustiprindami į bangas panašius trikdžius. Šios išvados yra labai svarbios teoriniams žvaigždžių formavimosi modeliams.

Svarbūs rezultatai

Modeliavimo rezultatai rodo, kad tarpžvaigždinėje terpėje egzistuoja dvi skirtingos nuo mastelio priklausomos kaskados. Žemiau garso greičio judesiuose dominuoja magnetiniai laukai, o viršgarsinius srautus lemia kinetinė energija. Šie atradimai turi didelių pasekmių mūsų supratimui apie didelės energijos dalelių transportavimą tarp žvaigždžių ir galaktikos struktūrą.

Pagrindinis skaičiavimų parametras buvo Reinoldso skaičius, apibūdinantis inercinių jėgų ir klampių jėgų santykį. Modeliavimui buvo panaudoti Reynoldso skaičiai, viršijantys vieną milijoną, padėję suvokti išskirtinį rezultatų tikslumą. Tikimasi, kad šis darbas ne tik pagilins supratimą apie neramius procesus Visatoje, bet ir turės teigiamos įtakos tiesioginiam pritaikymui Saulės-Žemės sistemoje bei plačiose astrofizikos srityse.

Tyrimo rezultatai neseniai buvo paskelbti žurnale Nature Astronomy, pabrėžiant šio mokslinio tyrimo svarbą ir novatoriškumą. Tyrimas parodo, kaip svarbu geriau suprasti sudėtingas sąveikas tarpžvaigždinėje terpėje, kad būtų galima visapusiškai paaiškinti galaktikų evoliuciją ir struktūrą.

Tyrimo rezultatai ir metodika gali būti toliau aptariami ir išsamiai prieinami leidinyje Heidelbergo universiteto svetainėje ir scinexx.de. Šie pokyčiai gali turėti didelės įtakos naujos kartos astrofiziniams tyrimams ir atverti naujus Visatos tyrimo kelius.

Norėdami gauti daugiau informacijos, žr. ataskaitas iš Heidelbergo universitetas, scinexx ir leidinyje in Gamtos astronomija.