Nova studija objavljena u prestižnom časopisu „Nature“ mogla bi da pruži odgovore na jedno od najvažnijih pitanja astrofizike: kako Svemir stvara ogromna, organizovana magnetna polja usred turbulentnih kretanja materije. Istraživači su koristili napredne simulacije plazme kako bi otkrili da stabilni „gradijenti brzine“ unutar turbulentne plazme mogu transformisati haotičnu magnetnu aktivnost u koherentne kosmičke strukture. Ova otkrića bi mogla značajno promeniti naše razumevanje fenomena poput crnih rupa, sudara neutronskih zvezda, evolucije zvezda i solarnih oluja koje utiču na Zemlju.
Magnetna polja su prisutna svuda u Svemiru, oblikujući planete, zvezde i galaksije, kao i usmeravajući protoke energetskih čestica kroz međuzvezdani prostor. Iako astronomi proučavaju magnetna polja decenijama, ostaje pitanje zašto se u ovim turbulentnim uslovima formiraju tako organizovane strukture. Naučnici su dugo istraživali mehanizme poznate kao „magnetni dinamo“, koji objašnjavaju kako se magnetna polja stvaraju kretanjem provodnih tečnosti ili plazme. Međutim, prethodni modeli nisu uspeli da objasne kako se ta polja razvijaju u velike, stabilne sisteme.
Tim istraživača sa Univerziteta Viskonsin-Medison pristupio je ovom pitanju iz novog ugla, istražujući kako obrasci protoka unutar plazme mogu doneti red u haotičnu magnetnu aktivnost. Njihove simulacije su pokazale da kada postoji stabilan gradijent brzine u plazmi, magnetna polja se prirodno organizuju tokom vremena. „S obzirom na to da je turbulencija poznata kao razarajući faktor, ostalo je pitanje kako ona može stvoriti strukture velikih razmera“, objašnjava vodeći autor studije, Bindes Tripati.
Kako bi istražili ovaj fenomen, istraživači su koristili superkompjuter Anvil na Univerzitetu Perdju, gde su sproveli obimne simulacije plazme. Ove simulacije obuhvatile su 137 milijardi tačaka u trodimenzionalnom prostoru, trošeći gotovo 100 miliona procesorskih sati i generišući oko 0,25 petabajta podataka. Ključni dokaz njihove teorije je bio kada su istraživači uklonili gradijent brzine iz jednačina; bez tog organizovanog kretanja, magnetna polja nikada nisu izašla iz haotične faze, potvrđujući da je gradijent brzine ključni „arhitekta“ koji stvara red.
Implikacije ove studije su dalekosežne, ne samo za teorijsku fiziku, već i za praktične aspekte svakodnevnog života. Na primer, solarni izboji gasova izazvani magnetnom aktivnošću Sunca mogu poremetiti satelite i komunikacione sisteme na Zemlji. Razumevanje načina na koji nastaju ova magnetna polja može poboljšati modele predviđanja magnetne aktivnosti zvezda, što bi moglo unaprediti prognozu „svemirskog vremena“. Osim toga, ovaj rad otvara vrata novim pristupima u astronomiji, kombinovanjem različitih signala kako bi se proučavali najnasilniji događaji u kosmosu, kao što su sudari zvezda i formiranje crnih rupa. Ova nova saznanja takođe mogu doprineti razvoju „multi-mesindžer“ astronomije, koja se oslanja na različite signale za istraživanje univerzuma.
