Οι προσομοιώσεις δείχνουν ότι το μαγνητικό πεδίο μπορεί να αλλάξει 10 φορές ταχύτερα από ό, τι είχε σκεφτεί προηγουμένως

Οι προσομοιώσεις εκτελούνται στον πιο ισχυρό υπερυπολογιστή του κόσμου, Summit στο Oak Ridge Leadership Computing Facility, αποκάλυψαν δραματικές αλλαγές στη δύναμη του μαγνητικού πεδίου του ήλιου με ρυθμό 10 φορές ταχύτερα από ό, τι παρατηρήθηκε προηγουμένως. Τα ευρήματα βελτιώνουν την ικανότητα των επιστημόνων να προβλέπουν τα καιρικά φαινόμενα διαστημικών καιρικών συνθηκών, όπως οι εκτροπές της στεφανιαίας μάζας - οι διαφθοράς του πλάσματος και τα φορτισμένα σωματίδια από τον ήλιο που μπορούν να οδηγήσουν σε γεωμαγνητικές καταιγίδες στη γη και να βλάψουν τους αστροναύτες και τους δορυφόρους.

Οι ερευνητές του Κέντρου Υπολογιστικής Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου του Σικάγου προσομοιώνουν την προσομοίωση της δραστηριότητας στην επιφάνεια του ήλιου - γνωστή ως η φωτοσφαίρια - και στο εξωτερικό στρώμα του, ονομάζονταν το Corona. Ο στόχος τους ήταν να κατανοήσουν πώς παράγονται και αποθηκεύονται μαγνητικά πεδία και στις δύο περιοχές.

"Για να διερευνήσουμε αυτά τα φαινόμενα, έχουμε μεγεθύνει τον ήλιο όπως ποτέ άλλοτε, μοντελοποιώντας έναν πρωτοφανή αριθμό μικροσκοπικών δομών στο The Photosphere και στο Corona και στις αλληλεπιδράσεις τους", δήλωσε ο Juanyi Cao, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και ο πρώτος συγγραφέας μιας μελέτης που δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal Letters. "Η σύνοδος κορυφής μας επέτρεψε να εκτελέσουμε την προσομοίωση υψηλότερης ανάλυσης που έγινε ποτέ από αυτά τα γεγονότα μικρής κλίμακας για να βρούμε τις πιο επιτακτικές ενδείξεις μαγνητικής επανασύνδεσης σε δράση".

Η προσομοίωση αποκαλύπτει την παρουσία μαγνητικής επανασύνδεσης σε όλη την επιφάνεια του ήλιου, υποδεικνύοντας πώς τα μαγνητικά πεδία σπάνε συνεχώς και επανασυνδέονται σε όλη την ατμόσφαιρα του ήλιου. Αυτή η διαδικασία οδηγεί στην ανάπτυξη δομών μεγαλύτερης κλίμακας όπως οι ηλιακές κηλίδες και οι στεφανιαίες βρόχοι που διαμορφώνουν τον μαγνητισμό του ήλιου και οδηγούν στο διάστημα καιρικές συνθήκες.

"Προσομοίωση του ήλιου σε αυτό το επίπεδο λεπτομέρειας που χρησιμοποιείται για να διαρκέσει αρκετούς μήνες. Τρέχοντας την κορυφή, κάναμε τους ίδιους υπολογισμούς σε μόλις 10 ημέρες", δήλωσε ο Congedo.

Οι επιστήμονες επικύρωσαν την προσομοίωση συγκρίνοντας τα αποτελέσματά τους με παρατηρήσεις που έγιναν από το φασματογράφο απεικόνισης της περιοχής διασύνδεσης στο παρατηρητήριο ηλιακής δυναμικής της NASA. Ο στενός αγώνας καταδεικνύει ότι η προσομοίωση παράγει ρεαλιστική φυσική και παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για τη μελέτη της δημιουργίας του ηλιακού μαγνητικού πεδίου.

Οι υπολογιστικές απαιτήσεις της προσομοίωσης προωθούν τους σημερινούς υπερυπολογιστές στα όριά τους. Κάθε μία από τις πέντε προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν απαιτούσε χιλιάδες υπολογιστικούς κόμβους στον εξαιρετικά παράλληλο υπερυπολογιστή κορυφής για πολλές εβδομάδες. Το σύνολο των δεδομένων ανέρχεται σε περισσότερα από 200 terabytes.

"Οι προσομοιώσεις μας καταδεικνύουν ότι η τρέχουσα γενιά υπερυπολογιστών μας επιτρέπει να λύσουμε προηγουμένως δυσάρεστα προβλήματα στην αστροφυσική. Μπαίνουμε σε μια συναρπαστική εποχή όπου μπορούμε να διερευνήσουμε συνήθως την ατμόσφαιρα του ήλιου σε πρωτοφανείς χωρικές και χρονικές κλίμακες, θέτοντας το στάδιο για την επαναστατική πρόοδο στην κατανόηση της ηλιακής δραστηριότητας ", δήλωσε ο Congedo.