Simulação revolucionária revela segredos da turbulência magnetizada

Simulação revolucionária revela segredos da turbulência magnetizada

Pesquisadores internacionais usaram uma simulação inovadora para investigar a dinâmica da turbulência magnetizada no espaço. Este novo estudo não só representa um avanço significativo na investigação astrofísica, mas também fornece informações mais profundas sobre a evolução das galáxias e as condições para a formação de estrelas.

A simulação, realizada no supercomputador SuperMUC-NG no Leibniz Supercomputing Center em Garching, perto de Munique, é considerada a mais extensa do gênero. Exigiu mais de 80 milhões de horas de CPU e foi executado em 140.000 núcleos de computação. SuperMUC-NG é um dos supercomputadores mais poderosos da Europa e possui 6.480 nós de computação, cada um com 48 núcleos.

O papel da turbulência

A turbulência no espaço ocorre no plasma, um gás quente e eletricamente carregado. Esta turbulência é fortemente influenciada por campos magnéticos, o que representa novos desafios para a teoria clássica da turbulência. Os pesquisadores descobriram que os princípios fundamentais desta teoria não se aplicam no contexto de plasmas magnetizados. Em particular, a cascata turbulenta, onde a energia é transferida de escalas maiores para escalas menores, apresenta desvios significativos dos modelos tradicionais.

No seu modelo, a equipa considera a transição entre a turbulência supersónica e subsónica, um processo crucial para os plasmas astrofísicos. A simulação identifica em detalhe como os campos magnéticos influenciam a cascata de energia no meio interestelar, suprimindo movimentos de pequena escala e amplificando perturbações semelhantes a ondas. Estas descobertas são cruciais para os modelos teóricos de formação estelar.

Resultados importantes

Os resultados da simulação mostram que existem duas cascatas diferentes dependentes de escala no meio interestelar. Abaixo da velocidade do som, os campos magnéticos dominam os movimentos, enquanto alternativamente os fluxos supersônicos são determinados pela energia cinética. Estas descobertas têm implicações de longo alcance para a nossa compreensão do transporte de partículas de alta energia entre as estrelas e a estrutura da galáxia.

Um parâmetro central nos cálculos foi o número de Reynolds, que descreve a razão entre forças inerciais e forças viscosas. Números de Reynolds superiores a um milhão foram usados ​​para a simulação, ajudando a perceber a precisão excepcional dos resultados. Espera-se que este trabalho não só aprofunde a compreensão dos processos turbulentos no Universo, mas também tenha um impacto positivo em aplicações diretas no sistema Sol-Terra e em amplas áreas da astrofísica.

Os resultados da investigação foram publicados recentemente na revista Nature Astronomy, sublinhando a relevância e o carácter inovador desta investigação científica. O estudo mostra como é importante compreender melhor as interações complexas no meio interestelar, a fim de explicar de forma abrangente a evolução e a estrutura das galáxias.

Os resultados e a metodologia do estudo podem ser discutidos mais detalhadamente e estão disponíveis em detalhes na publicação no site da Universidade de Heidelberg e em scinexx.de. Estes desenvolvimentos poderão influenciar significativamente a próxima geração de investigação astrofísica e abrir novos caminhos no estudo do Universo.

Para obter mais informações, consulte os relatórios de a Universidade de Heidelberg, cinexx e na publicação em Astronomia da Natureza.