Tudomány
Kozmikus rejtély nyomában: új magyarázat született az univerzum mágneses mezejére
Új kutatás adhat választ arra a régóta vitatott kérdésre, hogyan alakulhatnak ki az univerzum hatalmas, rendezett mágneses mezői. A tudósok szerint a kulcs a turbulens plazma mozgásában és az abból kialakuló nagyléptékű áramlásokban rejlik.
A mágneses mezők az univerzum szinte minden szegletében jelen vannak: bolygók, csillagok és galaxisok körül is kimutathatók. Ezek a mezők fontos szerepet játszanak például a napszél alakulásában, a nagy energiájú részecskék mozgásának irányításában, valamint abban, hogyan fejlődnek a galaxisok.
A tudósokat azonban régóta foglalkoztatja egy alapvető kérdés: miként jönnek létre ezek a hatalmas, rendezett mágneses struktúrák, amikor a kisebb léptékű plazmafolyamatok inkább kaotikusak és turbulensek.
A rejtély megoldásához a University of Wisconsin–Madison kutatói nagyszabású számítógépes szimulációkat végeztek. Az eredményeket a Nature tudományos folyóiratban publikálták.
Turbulenciából születő rend
A kutatócsoport szimulációi azt mutatták, hogy a turbulens plazma nemcsak rendezetlen mozgásokat hozhat létre, hanem bizonyos körülmények között nagyléptékű, rendezett struktúrák kialakulását is elősegítheti. A kulcs egy úgynevezett sebességgradiens jelenléte volt, amely különböző sebességű plazmarétegek találkozásakor alakul ki.
A modellekben a kutatók apró zavarokat vezettek be a plazma áramlásába, majd figyelték, hogyan fejlődik a rendszer idővel. Kezdetben a mozgások kaotikusak voltak, ám később egyre nagyobb, szervezett mintázatok jelentek meg.
A szimulációk rendkívül összetettek voltak: a modell 137 milliárd rácspontot tartalmazott háromdimenziós térben, és közel száz különböző futtatást végeztek. A számításokhoz mintegy 100 millió processzorórára volt szükség egy nagy teljesítményű szuperszámítógépen.
Az eredmények arra utalnak, hogy a stabil, nagyléptékű sebességkülönbségek kulcsszerepet játszhatnak az úgynevezett kozmikus dinamófolyamatban, amely a mágneses mezők kialakulását magyarázza.
A felfedezés segíthet jobban megérteni olyan extrém asztrofizikai jelenségeket is, mint a neutroncsillagok összeolvadása vagy a fekete lyukak kialakulása. Emellett hozzájárulhat a csillagok mágneses aktivitásának, valamint a Napból a Föld felé tartó részecskekilökődések pontosabb előrejelzéséhez is.
Forrás: scitechdaily.com