Revolucionārā simulācija atklāj magnetizētās turbulences noslēpumus

Revolucionārā simulācija atklāj magnetizētās turbulences noslēpumus

Starptautiskie pētnieki ir izmantojuši revolucionāru simulāciju, lai izpētītu magnetizētās turbulences dinamiku kosmosā. Šis jaunais pētījums ir ne tikai nozīmīgs progress astrofizikas pētījumos, bet arī sniedz dziļāku ieskatu galaktiku evolūcijā un zvaigžņu veidošanās apstākļos.

Simulācija, kas tika veikta ar SuperMUC-NG superdatoru Leibnicas superskaitļošanas centrā Garchingā netālu no Minhenes, tiek uzskatīta par visplašāko šāda veida modeli. Tas prasīja vairāk nekā 80 miljonus CPU stundu un tika izpildīts 140 000 skaitļošanas kodolu. SuperMUC-NG ir viens no Eiropas jaudīgākajiem superdatoriem, un tam ir 6480 skaitļošanas mezgli, no kuriem katrā ir 48 kodoli.

Turbulences loma

Turbulence kosmosā notiek plazmā, karstā, elektriski uzlādētā gāzē. Šo turbulenci spēcīgi ietekmē magnētiskie lauki, kas rada jaunus izaicinājumus klasiskajai turbulences teorijai. Pētnieki atklāja, ka šīs teorijas pamatprincipi nav piemērojami magnetizētu plazmu kontekstā. Jo īpaši turbulentā kaskāde, kurā enerģija tiek pārnesta no lielākiem uz mazākiem mērogiem, parāda ievērojamas novirzes no tradicionālajiem modeļiem.

Savā modelī komanda uzskata pāreju starp virsskaņas un zemskaņas turbulenci, kas ir būtisks process astrofiziskām plazmām. Simulācija detalizēti identificē, kā magnētiskie lauki ietekmē enerģijas kaskādi starpzvaigžņu vidē, nomācot neliela mēroga kustību un pastiprinot viļņiem līdzīgus traucējumus. Šie atklājumi ir būtiski zvaigžņu veidošanās teorētiskajos modeļos.

Svarīgi rezultāti

Simulācijas rezultāti liecina, ka starpzvaigžņu vidē pastāv divas dažādas no mēroga atkarīgas kaskādes. Zem skaņas ātruma kustībās dominē magnētiskie lauki, savukārt virsskaņas plūsmas nosaka kinētiskā enerģija. Šiem atklājumiem ir tālejoša ietekme uz mūsu izpratni par augstas enerģijas daļiņu transportēšanu starp zvaigznēm un galaktikas struktūru.

Centrālais parametrs aprēķinos bija Reinoldsa skaitlis, kas raksturo inerces spēku attiecību pret viskozajiem spēkiem. Simulācijā tika izmantoti Reinoldsa skaitļi, kas pārsniedz vienu miljonu, palīdzot realizēt rezultātu izcilo precizitāti. Paredzams, ka šis darbs ne tikai padziļinās izpratni par nemierīgajiem procesiem Visumā, bet arī pozitīvi ietekmēs tiešos pielietojumus Saules-Zemes sistēmā un plašās astrofizikas jomās.

Pētījuma rezultāti nesen tika publicēti žurnālā Nature Astronomy, uzsverot šī zinātniskā pētījuma nozīmīgumu un novatorisko raksturu. Pētījums parāda, cik svarīgi ir labāk izprast sarežģītās mijiedarbības starpzvaigžņu vidē, lai vispusīgi izskaidrotu galaktiku evolūciju un struktūru.

Pētījuma rezultātus un metodoloģiju var apspriest tālāk, un tie ir detalizēti pieejami publikācijā Heidelbergas universitātes tīmekļa vietnē un vietnē scinexx.de. Šie notikumi varētu būtiski ietekmēt nākamās paaudzes astrofiziskos pētījumus un pavērt jaunus ceļus Visuma izpētē.

Papildinformāciju skatiet ziņojumos no Heidelbergas universitāte, scinexx un publikācijā in Dabas astronomija.