Американські вчені пояснили, як із хаосу виникає космічний порядок

Фізики з Університету Вісконсин-Медісон запропонували новий механізм, який може пояснити походження впорядкованих магнітних полів у космосі. Дослідження, опубліковане в журналі Nature, показало, що турбулентна плазма здатна формувати великомасштабні струмені, які перетворюють хаотичні рухи на впорядковані структури. Це відкриття може розв’язати одну з найстаріших загадок астрофізики — як із хаосу виникає космічний порядок.

Магнітні поля присутні скрізь — від планет і зір до галактик. Вони впливають на сонячний вітер, рух високоенергетичних частинок і навіть на процеси формування галактик. Проблема полягала в тому, що на малих масштабах поля виглядають хаотичними, а на великих — впорядкованими. Як саме турбулентність може породжувати порядок, залишалося незрозумілим десятиліттями.

Команда під керівництвом Біндеша Тріпаті використала надпотужні комп’ютерні симуляції з 137 мільярдами точок у тривимірному просторі. Вони ввели постійний градієнт швидкості — різкий перепад руху плазми — і простежили, як невеликі збурення поступово перетворюються на великі впорядковані магнітні структури. Коли градієнт слабшав, система залишалася хаотичною, що підтвердило ключову роль цього ефекту.

Результати узгоджуються з лабораторними експериментами, які раніше не вписувалися в існуючі моделі. Вчені вважають, що новий механізм може пояснити магнітну динаміку під час злиття нейтронних зір, формування чорних дір і навіть активність Сонця, включно з викидами плазми в напрямку Землі.

Дослідження може стати проривом у розумінні так званих динамо-процесів, які вивчають уже понад 70 років. Воно відкриває шлях до точніших прогнозів космічної погоди та допомагає пояснити, як у перші миті після Великого вибуху хаотична плазма перетворилася на впорядковані магнітні поля, що й досі формують вигляд нашого Всесвіту.