Астрономи зафіксували аномальну магнітну турбулентність галактики Чумацький Шлях

Астрономи створили найдетальнішу на сьогодні комп’ютерну модель турбулентності та магнетизму в міжзоряному середовищі — газово-плазмовій матерії, що заповнює простір між зірками в нашій галактиці. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy. Роботу очолював Джеймс Бітті, науковець з Університету Торонто та Принстонського університету, за участю міжнародної команди з Канади, США, Німеччини й Австралії.

Симуляція була виконана на суперкомп’ютері SuperMUC-NG у Лейбніцькому центрі суперобчислень у Мюнхені. Для розрахунків знадобилося понад 80 мільйонів годин обчислювального часу, що еквівалентно роботі близько 140 000 комп’ютерів одночасно. Модель охоплює об'єм космосу розміром до 30 світлових років, але може масштабуватися до мікроскопічніших структур — з деталізацією, що у 5 000 разів перевищує попередні спроби.

Ключова особливість моделі — здатність показувати динамічні зміни густини міжзоряного середовища. Вона враховує як дуже розріджені області, так і щільні зони, де формуються зірки. За словами Бітті, тепер вперше можна кількісно оцінити вплив магнітного тиску на зореутворення — процес, під час якого гравітація стискає газ, а магнітні поля цьому протидіють.

Модель також дозволяє досліджувати складні структури магнітних полів — від великих масштабів, що формують магнітну карту всієї галактики, до локальних явищ на зразок сонячного вітру, який впливає на клімат у космосі та на роботу супутників на орбіті Землі. Ранні тести показали хорошу відповідність результатів симуляції з даними, зібраними з реальних спостережень сонячно-земної системи.

Розробка з’явилася вчасно: нові радіоастрономічні прилади, такі як Square Kilometer Array (SKA), невдовзі нададуть безпрецедентні дані про турбулентні магнітні поля в галактиці. Завдяки подібним моделям астрономи зможуть точно інтерпретувати ці спостереження та краще зрозуміти фундаментальні фізичні процеси у Всесвіті.

Джеймс Бітті підкреслює, що універсальність турбулентності — від руху плазми між галактиками до малюнків у чашці кави — робить цю тему особливо привабливою. Її спостерігають як в лабораторіях, так і на космічних масштабах, і тепер, завдяки потужним комп’ютерам, людство вперше може відтворити ці процеси з неймовірною точністю.