Revolucionarna simulacija razkriva skrivnosti magnetizirane turbulence

Revolucionarna simulacija razkriva skrivnosti magnetizirane turbulence

Mednarodni raziskovalci so uporabili revolucionarno simulacijo za raziskovanje dinamike magnetiziranih turbulenc v vesolju. Ta nova študija ne predstavlja le pomembnega napredka v astrofizikalnih raziskavah, temveč zagotavlja tudi globlji vpogled v razvoj galaksij in pogoje za nastanek zvezd.

Simulacija, ki je bila izvedena na superračunalniku SuperMUC-NG v superračunalniškem centru Leibniz v Garchingu pri Münchnu, velja za najobsežnejšo te vrste. Potreboval je več kot 80 milijonov CPU ur in je bil izveden na 140.000 računalniških jedrih. SuperMUC-NG je eden najmočnejših evropskih superračunalnikov in ima 6480 računalniških vozlišč, od katerih ima vsako 48 jeder.

Vloga turbulence

Turbulenca v vesolju nastane v plazmi, vročem, električno nabitem plinu. Na to turbulenco močno vplivajo magnetna polja, kar predstavlja nove izzive za klasično teorijo turbulence. Raziskovalci so ugotovili, da temeljna načela te teorije ne veljajo v kontekstu magnetizirane plazme. Zlasti turbulentna kaskada, kjer se energija prenaša z večjih na manjše lestvice, kaže precejšnja odstopanja od tradicionalnih modelov.

V svojem modelu ekipa upošteva prehod med nadzvočno in podzvočno turbulenco, ki je ključni proces za astrofizično plazmo. Simulacija podrobno opredeljuje, kako magnetna polja vplivajo na kaskadiranje energije v medzvezdnem mediju z zaviranjem gibanja majhnega obsega in ojačanjem valov podobnih motenj. Te ugotovitve so ključne za teoretične modele nastajanja zvezd.

Pomembni rezultati

Rezultati simulacije kažejo, da v medzvezdnem mediju obstajata dve različni, od obsega odvisni kaskadi. Pod hitrostjo zvoka prevladujejo magnetna polja, alternativno pa nadzvočne tokove določa kinetična energija. Ta odkritja imajo daljnosežne posledice za naše razumevanje transporta visokoenergijskih delcev med zvezdami in strukturo galaksije.

Osrednji parameter pri izračunih je bilo Reynoldsovo število, ki opisuje razmerje med vztrajnostnimi in viskoznimi silami. Za simulacijo so bila uporabljena Reynoldsova števila, ki presegajo milijon, kar je pomagalo spoznati izjemno natančnost rezultatov. Pričakuje se, da to delo ne bo samo poglobilo razumevanja turbulentnih procesov v vesolju, ampak bo imelo tudi pozitiven vpliv na neposredne aplikacije v sistemu Sonce-Zemlja in na širokih področjih astrofizike.

Rezultati raziskave so bili nedavno objavljeni v reviji Nature Astronomy, s čimer so poudarili pomembnost in inovativnost te znanstvene raziskave. Študija kaže, kako pomembno je bolje razumeti kompleksne interakcije v medzvezdnem mediju, da bi celovito razložili razvoj in strukturo galaksij.

O rezultatih in metodologiji študije je mogoče nadalje razpravljati in so podrobno na voljo v publikaciji na spletni strani Univerze v Heidelbergu in na scinexx.de. Ta razvoj bi lahko pomembno vplival na naslednjo generacijo astrofizikalnih raziskav in odprl nove poti pri preučevanju vesolja.

Za več informacij glejte poročila iz Univerza v Heidelbergu, scinexx in v publikaciji v Astronomija narave.