Μια επαναστατική υπολογιστική προσομοίωση, που φιλοδοξεί να αποκαλύψει τα άγνωστα μυστικά της διαστημικής μαγνητικής διαταραχής και του στροβιλισμού στον μεσοαστρικό χώρο (ISM), ανέπτυξαν αστρονόμοι με τη βοήθεια ενός από τους ισχυρότερους υπερυπολογιστές στον κόσμο. Το νέο αυτό μοντέλο, που παρουσιάστηκε στο κορυφαίο επιστημονικό περιοδικό Nature Astronomy, σηματοδοτεί ένα σημαντικό άλμα στην κατανόηση θεμελιωδών φαινομένων που διαμορφώνουν τον Γαλαξία μας, από τον σχηματισμό άστρων έως τη διάδοση των κοσμικών ακτίνων.
Η μελέτη, με επικεφαλής τον Dr. James Beattie, μεταδιδακτορικό ερευνητή στο Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο, χρησιμοποίησε τις υπολογιστικές δυνατότητες του SuperMUC-NG — του υπερυπολογιστή στο Leibniz Supercomputing Centre στη Γερμανία — για να προσομοιώσει με πρωτοφανή ακρίβεια τις μαγνητικές και ταραχώδεις διεργασίες στον μεσοαστρικό χώρο.
Όπως εξηγεί ο Beattie, πρόκειται για την πρώτη φορά που μπορούμε να μελετήσουμε τόσο περίπλοκα φυσικά φαινόμενα σε πολλαπλές κλίμακες, με ακρίβεια που δεν είχε ποτέ επιτευχθεί ως τώρα.
Το νέο μοντέλο διαφέρει από κάθε προηγούμενο καθώς λαμβάνει υπόψη του τη μαγνητική φύση των διαστημικών ρευμάτων — μια καθοριστική παράμετρος, που αλλάζει εντελώς τη φύση του φαινομένου. Ενώ το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία είναι εξαιρετικά ασθενές συγκριτικά με αυτό ενός οικιακού μαγνήτη, εντούτοις αποτελεί μία από τις βασικές δυνάμεις που διαμορφώνουν τη δομή και την εξέλιξη του Σύμπαντος.
Το μεγαλύτερο μέγεθος της προσομοίωσης φτάνει σε έναν εικονικό «κύβο» 10.000 μονάδων ανά διάσταση — ικανό να αποδώσει με ακρίβεια έναν όγκο διαστήματος περίπου 30 ετών φωτός. Ωστόσο, χάρη στην ευελιξία της, η προσομοίωση μπορεί να μειωθεί κατά 5.000 φορές, ώστε να εστιάσει σε μικρότερης κλίμακας φαινόμενα όπως ο ηλιακός άνεμος — το συνεχές ρεύμα φορτισμένων σωματιδίων από τον Ήλιο, που επηρεάζει τις δορυφορικές επικοινωνίες και τις συνθήκες στη Γη. Ιδιαίτερα σημαντική είναι και η συμβολή του μοντέλου στην κατανόηση του σχηματισμού άστρων.
Γνωρίζουμε ότι η μαγνητική πίεση λειτουργεί αντίθετα από τη βαρύτητα και επιβραδύνει τη δημιουργία άστρων μέσα σε νεφελώματα. Τώρα μπορούμε, επιτέλους, να ποσοτικοποιήσουμε τον ρόλο αυτής της μαγνητικής ταραχής με λεπτομέρεια.
Ένα ακόμη εντυπωσιακό χαρακτηριστικό της νέας προσέγγισης είναι η δυνατότητα προσομοίωσης των τεράστιων διαφορών πυκνότητας στον μεσοαστρικό χώρο — από τις εξαιρετικά αραιές περιοχές μέχρι τα πυκνά νεφελώματα όπου γεννιούνται άστρα. Οι προηγούμενες προσομοιώσεις δυσκολεύονταν να αποδώσουν αυτή την ποικιλομορφία, περιορίζοντας την ακρίβεια των αποτελεσμάτων.
Σήμερα, ο Beattie εργάζεται στην επόμενη γενιά του μοντέλου, αυξάνοντας περαιτέρω την ανάλυσή του και ενσωματώνοντας δεδομένα από παρατηρήσεις του ηλιακού ανέμου και της επίδρασής του στη Γη.
Τα πρώτα αποτελέσματα είναι ενθαρρυντικά. Εάν η προσομοίωση συνεχίσει να επιβεβαιώνεται από τα δεδομένα, θα έχουμε στα χέρια μας ένα εργαλείο μεγάλης σημασίας για την πρόγνωση του διαστημικού καιρού με άμεσες συνέπειες για τους δορυφόρους, τους αστροναύτες, αλλά και τη ζωή στη Γη
Η έρευνα αυτή δημοσιεύεται σε μια εποχή που το ενδιαφέρον για τη μαγνητική διαταραχή αυξάνεται ραγδαία, ενώ νέα τηλεσκόπια, όπως το Square Kilometre Array (SKA), αναμένεται να φέρουν αναλυτικότερες παρατηρήσεις της μαγνητικής δραστηριότητας στον Γαλαξία. Ένα ακριβές θεωρητικό πλαίσιο, όπως αυτό που προσφέρει η νέα προσομοίωση, θα είναι κρίσιμο για την ερμηνεία των δεδομένων.
Για τον Beattie, όμως, το κίνητρο είναι και αισθητικό: οι στροβιλισμός, όπως τονίζει, έχει κάτι το ποιητικό.
Μου αρέσει να ερευνώ τον στροβιλισμό γιατί είναι παντού από το Διάστημα μέχρι το φλιτζάνι του καφέ μας, ακόμα και στον “Έναστρο Ουρανό” του Βαν Γκογκ. Υπάρχει κάτι ρομαντικό στο ότι αυτό το φαινόμενο επαναλαμβάνεται σε τόσα επίπεδα της ύπαρξης
Με τη νέα αυτή προσέγγιση, οι αστροφυσικοί βρίσκονται πλέον πιο κοντά από ποτέ στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί ο Γαλαξίας μας και ίσως, τελικά, του τρόπου που γεννιούνται τα άστρα και εξελίσσεται το Σύμπαν.
[via]
