Güneş benzeri koşullarda manyetik yapıların bilgisayar simülasyonu. Nature Astronomy’de yayınlanan bir araştırma makalesi, güneş havasının ardındaki dinamikleri, özellikle de Güneş’in manyetik alanının fırlatıcı koronal kütle fırlatmalarındaki (CME’ler) rolünü aydınlatıyor. Güneş’in manyetik alanı, güneş dinamosu olarak bilinen, büyük ölçekli ve olası küçük ölçekli bir dinamodan oluşan bir mekanizmadan kaynaklanır. Bu küçük ölçekli dinamonun varlığı ve güneş dinamikleri üzerindeki etkisi daha önce net değildi. Kredi: Jörn Warnecke / Aalto Üniversitesi
Bilim adamları, Güneş’in manyetik alanında küçük ölçekli bir dinamonun varlığını ve önemini göstermek için gelişmiş süper bilgisayar simülasyonları kullandılar. Bu keşif, önceki varsayımları çürütüyor ve güneş dinamiklerine ilişkin anlayışımızı ilerleterek, potansiyel olarak büyük güneş olaylarının daha erken tahmin edilmesini mümkün kılıyor.
Güneş’in güçlü, dinamik manyetik alanı, koronal kütle püskürmeleri olarak bilinen devasa plazma jetlerini fırlatabilir ( CME’ler) güneş sistemine. Bazen bunlar, elektrik şebekelerini devre dışı bırakabilecekleri ve uydulara zarar verebilecekleri Dünya’yı vurur. Bilim adamları, Güneş’in içinde manyetik alanların nasıl üretildiğini ve güçlendirildiğini tam olarak anlamadılar, ancak yakın zamanda Nature Astronomy dergisinde yayınlanan bir çalışma, bu karmaşık süreçle ilgili temel sorulardan birini yanıtlıyor. Bu bulgular, güneş havasının ardındaki dinamikleri netleştirerek, büyük güneş olaylarını birkaç gün öncesinden tahmin etmeye yardımcı olabilir ve hazırlanmamız için bize hayati derecede fazladan zaman sağlar.
Güneş’in manyetizması, güneş dinamosu olarak bilinen bir süreçten gelir. Bilim adamlarının henüz tam olarak modelleyemediği büyük ölçekli dinamo ve küçük ölçekli dinamo olmak üzere iki ana bölümden oluşur. Aslında bilim adamları, Güneş’te bulunan koşullarda küçük ölçekli bir dinamonun var olup olmayacağından bile emin değiller. Bu belirsizliği ele almak önemlidir, çünkü küçük ölçekli bir dinamo güneş dinamikleri üzerinde büyük bir etkiye sahip olacaktır.
Yeni çalışmada, Aalto Üniversitesi ve Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü’ndeki (MPS) bilim adamları, Finlandiya ve Almanya’daki peta ölçekli süper bilgisayarlarda devasa bilgisayar simülasyonları çalıştırarak küçük ölçekli dinamo sorununu ele aldılar. Ortak bilgi işlem gücü, ekibin Sun’ın küçük ölçekli bir dinamoya sahip olup olamayacağını doğrudan simüle etmesini sağladı.
Aalto Üniversitesi bölümünde astroenformatik grup lideri ve doçent olan Maarit Korpi-Lagg, “Şu anda mevcut olan en büyük bilgi işlem simülasyonlarından birini kullanarak, bu dinamoyu modellemek için bugüne kadarki en gerçekçi ayarı elde ettik” diyor. bilgisayar bilimi. “Yalnızca küçük ölçekli dinamonun var olduğunu değil, aynı zamanda modelimiz Güneş’e daha çok benzediği için bunun daha uygulanabilir hale geldiğini de gösterdik.”
Önceki bazı araştırmalar, küçük ölçekli dinamonun güneş altında çalışmayabileceğini öne sürdü. çok düşük manyetik Prandtl sayısına (PrM) sahip olan Güneş gibi yıldızlarda bulunan koşullar, sıvı ve plazma fiziğinde manyetik alandaki ve hızlardaki değişimlerin ne kadar hızlı eşitlendiğini karşılaştırmak için kullanılan bir ölçü. Korpi-Lagg’ın araştırma ekibi, benzeri görülmemiş derecede düşük PrM değerlerine sahip türbülans koşullarını modelledi ve düşünülenin aksine, bu kadar düşük değerlerde küçük ölçekli bir dinamonun meydana gelebileceğini buldu.
‘Bu, doğru yönde atılmış büyük bir adımdır. MPS’de kıdemli bir doktora sonrası araştırmacı olan Jörn Warnecke, “Güneş ve diğer yıldızlardaki manyetik alan oluşumunu anlamak,” diyor. “Bu sonuç, Dünya için tehlikeli uzay havasına karşı koruma tasarlamak için önemli olan CME oluşumu bilmecesini çözmeye bizi yaklaştıracak.”
Araştırma grubu şu anda çalışmalarını manyetik Prandtl sayısını daha da düşürecek şekilde genişletiyor. değerler, yeni pan-Avrupa pre-exascale süper bilgisayarı LUMI’de GPU hızlandırmalı kod kullanıyor. Ardından, küçük ölçekli dinamo ile 11 yıllık güneş döngüsünden sorumlu olan büyük ölçekli dinamo arasındaki etkileşimi incelemeyi planlıyorlar.
Referans: “Yaklaşan küçük ölçekli bir dinamo için sayısal kanıt güneş manyetik Prandtl sayıları” yazan Jörn Warnecke, Maarit J. Korpi-Lagg, Frederick A. Gent ve Matthias Rheinhardt, 18 Mayıs 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01975-1{11