Az óriási szuperszámítógépes szimulációk feltárták a kozmosz mágneses titkát

Mágneses rendezettség a káoszból

A Wisconsin–Madisoni Egyetem kutatói áttörést értek el a rejtély megfejtésében: rendkívül részletes számítógépes szimulációkat készítettek, amelyek mélyebb betekintést engedtek a plazmaáramlásokba. Vizsgálataik szerint akkor alakulhatnak ki hatalmas mágneses terek, ha a viharos plazma rendezett, sugárszerű áramlásokká formálódik. Ez az új felismerés segíthet megfejteni például a fekete lyukak keletkezését vagy a Föld körüli űridőjárás alakulását, összekapcsolva a mikro- és makroszintű jelenségeket.

Turbulencia mögötti mintázatok

A kutatócsoport vezetője, Bindesh Tripathi évekig vizsgálta a folyadékáramlásokat és a kétdimenziós mágneses tereket, majd rájött: a térben megfigyelt nagyléptékű mágneses struktúrák gyakran a plazma hatalmas áramlásainak mintáját követik. Itt jött a nagy dobás – a mágneses terek keletkezését nem lehet leegyszerűsíteni, a problémát teljes háromdimenziós térben kell modellezni, ami rendkívül számításigényes feladatot jelent.

Szuperszámítógépes áttörés

A kutatók radikális újdonsággal egészítették ki a szimulációkat: egy ismétlődően megújuló sebességgradiens (vagyis amikor különböző részek más-más sebességgel mozognak) került a modellbe. Például amikor egy kerékpáros leugrat egy padkáról, a kerék hirtelen lelassul, de a test tovább mozog – ehhez hasonló jelenségek a Napban és a neutroncsillagok ütközéseinél is felbukkannak. Az eddigi legnagyobb részletességű szimuláció 137 milliárd pontból épült fel, összesen 90 külön modellszámítással. Ezek 0,25 petabájtnyi adatot és 100 millió processzorórát emésztettek fel a Purdue Egyetem Anvil szuperszámítógépén. Kiderült: ha nem tartják fenn a nagyléptékű sebességgradienset, a mágneses rend sosem alakul ki, a rendszer kaotikus marad.

Fényt az évtizedes kérdésekre

A mágneses dinamók, azaz a mágneses térkeltő folyamatok kutatása hetven éve folyik, mégis az elméletek eddig csak kis, rendezetlen terek létrejöttét tudták magyarázni. Az eredmények most megmutatják, hogy a folyamatos, nagyléptékű sebességkülönbségek kulcsszerepet játszanak a hatalmas mágneses struktúrák születésében. A mostani elméletet laboratóriumi kísérletek is alátámasztják, például a Wisconsin Plazmafizikai Laboratórium eredményei.

Fekete lyukak, neutroncsillagok és az űridőjárás jövője

A felfedezés jelentősen átírhatja asztrofizikai ismereteinket. Tisztább képet adhat arról, hogyan zajlanak le a neutroncsillag-összeolvadások vagy a fekete lyukak születése. Ugyanígy lehetőséget teremt arra is, hogy jobban előrejelezzük a Napból kiinduló gázkitöréseket, amelyek akár a Földet is elérhetik. Emiatt ez a modell fontos alapot jelenthet a csillagászati kutatások és az űridőjárás-előrejelzés fejlődéséhez.

2026, adminboss, www.sciencedaily.com alapján