Güneş benzeri koşullarda manyetik yapıların bilgisayar simülasyonu. yayınlanan bir araştırma makalesi Doğa Astronomisi güneş havasının ardındaki dinamikleri, özellikle de Güneş’in manyetik alanının, koronal kütle fırlatmalarını (CME’ler) fırlatmadaki rolünü aydınlatıyor. Güneş’in manyetik alanı, güneş dinamosu olarak bilinen, büyük ölçekli ve olası küçük ölçekli bir dinamodan oluşan bir mekanizmadan kaynaklanmaktadır. 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 dinamikleri anlayışımızı ilerletiyor, potansiyel olarak büyük güneş olaylarının daha erken tahmin edilmesini sağlıyor.
Güneş’in güçlü, dinamik manyetik alanı devasa jetleri fırlatabilir. plazma güneş sistemine koronal kütle atımı (CME) olarak bilinir. Bazen bunlar, elektrik şebekelerini devre dışı bırakabilecekleri ve uydulara zarar verebilecekleri Dünya’yı vurur. Bilim adamları, manyetik alanların Güneş’in içinde nasıl üretildiğini ve güçlendirildiğini tam olarak anlamıyor, ancak yakın zamanda dergide yayınlanan bir çalışma Doğa Astronomisi bu karmaşık süreçle ilgili temel sorulardan birini yanıtlıyor. Güneş havasının arkasındaki dinamikleri açıklığa kavuşturan bu bulgular, büyük güneş olaylarını birkaç gün önceden tahmin etmeye yardımcı olabilir ve hazırlanmamız için hayati önem taşıyan 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’ndeki bilim adamları ve Max Planck Güneş Sistemi Araştırma Enstitüsü (MPS), Finlandiya ve Almanya’daki peta ölçekli süper bilgisayarlarda büyük 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.
Astroenformatik grup lideri ve Aalto Üniversitesi bilgisayar bilimi bölümünde 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. “Sadece küçük ölçekli dinamonun var olduğunu değil, aynı zamanda modelimiz Güneş’e daha çok benzedikçe bunun daha uygulanabilir hale geldiğini de gösterdik.”
Daha önceki bazı araştırmalar, küçük ölçekli dinamonun, sıvı ve plazma fiziğinde değişkenlerin ne kadar hızlı olduğunu karşılaştırmak için kullanılan bir ölçü olan çok düşük bir manyetik Prandtl sayısına (PrM) sahip olan Güneş gibi yıldızlarda bulunan koşullar altında çalışmayabileceğini öne sürmüştür. manyetik alan ve hızlar eşitlenir. Korpi-Lagg’ın araştırma ekibi, benzeri görülmemiş derecede düşük PrM değerleri ile türbülans koşullarını modelledi ve düşünülenin aksine, küçük ölçekli bir dinamonun bu kadar düşük değerlerde oluşabileceğini buldu.
MPS’de kıdemli bir doktora sonrası araştırmacı olan Jörn Warnecke, “Bu, Güneş ve diğer yıldızlardaki manyetik alan oluşumunu anlamaya yönelik büyük bir adımdır” diyor. “Bu sonuç, Dünya için tehlikeli uzay havasına karşı koruma tasarlamak için önemli olan CME oluşumu bilmecesini çözmeye bizi daha da yaklaştıracak.”
Araştırma grubu şu anda çalışmalarını, yeni pan-Avrupa pre-exascale süper bilgisayar LUMI’de GPU hızlandırmalı kod kullanarak manyetik Prandtl sayı değerlerini daha da düşürmek için genişletiyor. Ardından, küçük ölçekli dinamo ile 11 yıllık güneş döngüsünden sorumlu olan büyük ölçekli dinamo arasındaki etkileşimi incelemeyi planlıyorlar.
Referans: “Güneş manyetik Prandtl sayılarına yaklaşan küçük ölçekli bir dinamo için sayısal kanıt”, yazan Jörn Warnecke, Maarit J. Korpi-Lagg, Frederick A. Gent ve Matthias Rheinhardt, 18 Mayıs 2023, Doğa Astronomisi.
DOI: 10.1038/s41550-023-01975-1