Как хаос порождает порядок: новое понимание космических магнитных полей
Группа исследователей из Университета Висконсин-Мэдисон (University of Wisconsin-Madison) установила, что крупные упорядоченные магнитные поля в космическом пространстве способны возникать из хаотической турбулентности при наличии значительного градиента скорости. Для воспроизведения этого процесса они задействовали суперкомпьютер Anvil, расположенный в Университете Пердью (Purdue University). Полученные выводы хорошо согласуются с данными лабораторных опытов, проведённых ещё в 2012 году в Висконсинской лаборатории физики плазмы (Wisconsin Plasma Physics Laboratory).
Результаты работы, обнародованные 26 мая в 19:30 на портале Science Daily, стали важным шагом в решении задачи, которая оставалась неразгаданной на протяжении почти 70 лет.
«Вопрос происхождения крупных магнитных полей не находил ответа около семи десятилетий, поскольку большинство моделей давали лишь мелкие и неупорядоченные структуры», — пояснил соавтор исследования Пол Терри (Paul Terry).
Моделирование и ключевые итоги
Автор работы Биндеш Трипати (Bindesh Tripathi) отметил, что
«турбулентность традиционно воспринимается как разрушительный процесс, поэтому было непонятно, как она может способствовать формированию крупных организованных магнитных полей».В ходе исследования команда провела около 90 симуляций, охвативших 137 миллиардов точек в трёхмерном пространстве, что привело к генерации примерно 0,25 петабайта данных. На выполнение этих расчётов ушло почти 100 миллионов процессорных часов.
«Изначально малые возмущения порождали хаотичные мелкие магнитные структуры, однако со временем они трансформировались в обширные упорядоченные поля», — добавил Трипати. Эксперименты показали: если отсутствует большой градиент скорости, упорядоченные магнитные образования не появляются. Это открывает свежие перспективы для анализа магнитных полей во Вселенной.
Данное исследование способно кардинально изменить наши представления о том, как формируются магнитные поля в космосе, что имеет серьёзное значение для астрофизики и космологии. Изучение условий, при которых возникают масштабные магнитные структуры, может пролить свет на механизмы, стоящие за такими явлениями, как образование галактик и эволюция звёзд. Кроме того, полученные результаты могут послужить фундаментом для дальнейших изысканий в этой области, открывая новые направления для научных разработок и технологических решений.