Süper bilgisayar simülasyonları, güneşin manyetik alanının daha iyi bir resmini sağlar

Güneşin güçlü, dinamik manyetik alanı, güneş sistemine koronal kütle atımı (CME) olarak bilinen devasa plazma jetlerini fırlatabilir. Bazen bunlar, elektrik şebekelerini devre dışı bırakabilecekleri ve uydulara zarar verebilecekleri Dünya’yı vurur.

Bilim adamları, manyetik alanların güneş içinde nasıl üretildiğini ve güçlendirildiğini tam olarak anlamıyor, ancak yakın zamanda 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.

Güneşin 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, güneşte 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 güneşin küçük ölçekli bir dinamoya sahip olup olamayacağını doğrudan simüle etmesini sağladı.

Astroenformatik grup lideri ve Aalto Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri Bölümü’nde 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 modelimizin güneşe daha çok benzemesiyle daha uygulanabilir hale geldiğini de gösterdik.”

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 ileri 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, güneşte ve diğer yıldızlarda 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.