革命性的模拟揭示了磁化湍流的秘密

革命性的模拟揭示了磁化湍流的秘密

国际研究人员使用突破性的模拟来研究空间磁化湍流的动力学。这项新研究不仅代表了天体物理学研究的重大进展，而且还为星系的演化和恒星形成的条件提供了更深入的见解。

该模拟是在慕尼黑附近加兴莱布尼茨超级计算中心的 SuperMUC-NG 超级计算机上进行的，被认为是同类中最广泛的。它需要超过 8000 万个 CPU 小时，并在 140,000 个计算核心上执行。 SuperMUC-NG是欧洲最强大的超级计算机之一，拥有6,480个计算节点，每个节点有48个核心。

湍流的作用

空间中的湍流发生在等离子体中，等离子体是一种热的带电气体。这种湍流受到磁场的强烈影响，这对经典湍流理论提出了新的挑战。研究人员发现，该理论的基本原理不适用于磁化等离子体。特别是，能量从较大尺度转移到较小尺度的湍流级联显示出与传统模型的显着偏差。

在他们的模型中，该团队考虑了超音速和亚音速湍流之间的转变，这是天体物理等离子体的一个关键过程。该模拟详细确定了磁场如何通过抑制小尺度运动和放大波状扰动来影响星际介质中的能量级联。这些发现对于恒星形成的理论模型至关重要。

重要成果

模拟结果表明，星际介质中存在两种不同的尺度相关级联。在声速以下，磁场主导运动，而超音速流动则由动能决定。这些发现对于我们理解恒星之间高能粒子的传输和星系结构具有深远的影响。

计算中的一个核心参数是雷诺数，它描述了惯性力与粘性力的比率。超过一百万的雷诺数用于模拟，有助于实现结果的卓越准确性。预计这项工作不仅将加深对宇宙湍流过程的理解，而且对日地系统和广泛的天体物理学领域的直接应用产生积极影响。

研究结果最近发表在《自然天文学》杂志上，强调了这项科学研究的相关性和创新性。这项研究表明，更好地理解星际介质中复杂的相互作用对于全面解释星系的演化和结构是多么重要。

该研究的结果和方法可以进一步讨论，并可在海德堡大学网站和 scinexx.de 上的出版物中获得详细信息。这些进展可能会对下一代天体物理学研究产生重大影响，并为宇宙研究开辟新途径。

欲了解更多信息，请参阅来自 海德堡大学, 西尼克斯 并在出版物中 自然天文学 。