Simularea revoluționară dezvăluie secretele turbulenței magnetizate

Simularea revoluționară dezvăluie secretele turbulenței magnetizate

Cercetătorii internaționali au folosit o simulare revoluționară pentru a investiga dinamica turbulenței magnetizate în spațiu. Acest nou studiu nu reprezintă doar un progres semnificativ în cercetarea astrofizică, dar oferă și perspective mai profunde asupra evoluției galaxiilor și a condițiilor pentru formarea stelelor.

Simularea, care a fost efectuată pe supercomputerul SuperMUC-NG la Centrul de Supercomputing Leibniz din Garching, lângă München, este considerată cea mai extinsă de acest gen. A necesitat peste 80 de milioane de ore CPU și a fost executat pe 140.000 de nuclee de calcul. SuperMUC-NG este unul dintre cele mai puternice supercalculatoare din Europa și are 6.480 de noduri de calcul, fiecare dintre ele având 48 de nuclee.

Rolul turbulenței

Turbulența în spațiu are loc în plasmă, un gaz fierbinte, încărcat electric. Această turbulență este puternic influențată de câmpurile magnetice, ceea ce ridică noi provocări pentru teoria clasică a turbulenței. Cercetătorii au descoperit că principiile fundamentale ale acestei teorii nu se aplică în contextul plasmelor magnetizate. În special, cascada turbulentă, în care energia este transferată de la scară mai mare la scară mai mică, prezintă abateri semnificative de la modelele tradiționale.

În modelul lor, echipa ia în considerare tranziția între turbulența supersonică și cea subsonică, un proces crucial pentru plasmele astrofizice. Simularea identifică în detaliu modul în care câmpurile magnetice influențează cascada de energie în mediul interstelar prin suprimarea mișcării la scară mică și amplificarea perturbațiilor de tip val. Aceste descoperiri sunt cruciale pentru modelele teoretice ale formării stelelor.

Rezultate importante

Rezultatele simulării arată că în mediul interstelar există două cascade diferite, dependente de scară. Sub viteza sunetului, câmpurile magnetice domină mișcările, în timp ce, alternativ, fluxurile supersonice sunt determinate de energia cinetică. Aceste descoperiri au implicații de anvergură pentru înțelegerea noastră a transportului de particule de înaltă energie între stele și structura galaxiei.

Un parametru central în calcule a fost numărul Reynolds, care descrie raportul dintre forțele de inerție și forțele vâscoase. Numerele Reynolds de peste un milion au fost folosite pentru simulare, ajutând la realizarea de acuratețea excepțională a rezultatelor. Este de așteptat ca această lucrare nu numai să aprofundeze înțelegerea proceselor turbulente din Univers, ci să aibă și un impact pozitiv asupra aplicațiilor directe în sistemul Soare-Pământ și în domenii largi ale astrofizicii.

Rezultatele cercetării au fost publicate recent în revista Nature Astronomy, subliniind relevanța și natura inovatoare a acestei investigații științifice. Studiul arată cât de important este să înțelegem mai bine interacțiunile complexe din mediul interstelar pentru a explica în mod cuprinzător evoluția și structura galaxiilor.

Rezultatele și metodologia studiului pot fi discutate în continuare și sunt disponibile în detaliu în publicația de pe site-ul Universității Heidelberg și pe scinxx.de. Aceste evoluții ar putea influența în mod semnificativ următoarea generație de cercetare astrofizică și ar putea deschide noi căi în studiul universului.

Pentru mai multe informații, consultați rapoartele de la Universitatea din Heidelberg, scinxx iar în publicaţia în Astronomia naturii.