სამყაროში მაგნიტური ველები ყველგანაა: პლანეტების, ვარსკვლავებისა და მთლიანი გალაქტიკების მასშტაბით. ისინი მართავენ ისეთ მნიშვნელოვან პროცესებს, როგორიცაა მზის შტორმები, მაღალი ენერგიის ნაწილაკების მოძრაობა და გალაქტიკების ფორმირებაც კი. თუმცა, მეცნიერებისთვის დიდი ხნის განმავლობაში გაუგებარი იყო, თუ როგორ იქმნება ამ ქაოსური და ტურბულენტური გარემოდან მკაცრად ორგანიზებული, მასშტაბური მაგნიტური სტრუქტურები.

ვისკონსინ-მედისონის უნივერსიტეტის მკვლევართა ჯგუფმა, რომელიც ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნებულ ახალ კვლევას ხელმძღვანელობდა, შესაძლოა ამ თავსატეხის მთავარი ნაწილი იპოვა. მეცნიერებმა გამოიყენეს უაღრესად დეტალური კომპიუტერული სიმულაციები პლაზმური ნაკადების შესასწავლად.

გარღვევა სუპერკომპიუტერების დახმარებით

კვლევის ავტორმა, ბინდეშ ტრიპათიმ აღნიშნა, რომ ტურბულენტობა ჩვეულებრივ დამანგრეველ ძალად მიიჩნევა. შესაბამისად, მეცნიერებს აინტერესებდათ, როგორ ახერხებს ის საპირისპირო, კონსტრუქციული და მასშტაბური სტრუქტურების შექმნას. პასუხი „სიჩქარის გრადიენტებში“ აღმოჩნდა.

გუნდმა სიმულაციებში დაამატა მუდმივად განახლებადი სიჩქარის გრადიენტი — მდგომარეობა, როდესაც სისტემის სხვადასხვა ნაწილი სხვადასხვა სიჩქარით მოძრაობს. მსგავსი ეფექტები ხდება მზის წიაღში ან ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმისას. სწორედ ეს დინამიკა აღმოჩნდა გასაღები მაგნიტური ველების ორგანიზებისთვის.

სიმულაციისთვის მკვლევრებმა გამოიყენეს პერდუს უნივერსიტეტის Anvil სუპერკომპიუტერი. მათ ჩაატარეს დაახლოებით 90 სიმულაცია, რამაც 0.25 პეტაბაიტის მოცულობის მონაცემი და 100 მილიონამდე CPU საათი მოითხოვა. მოდელი მოიცავდა 137 მილიარდ წერტილს სამგანზომილებიან სივრცეში.

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი?

როდესაც მკვლევრებმა სიმულაციიდან სიჩქარის გრადიენტი ამოიღეს, ორგანიზებული მაგნიტური სტრუქტურები აღარ ჩამოყალიბდა — სისტემა კვლავ ქაოსური დარჩა. ეს ადასტურებს, რომ სწორედ სიჩქარის მასშტაბური გრადიენტია ის ფაქტორი, რომელიც დინამოს ეფექტს აწესრიგებს.

მაგნიტური ველების გენერირება დინამოს მექანიზმებით 70 წელია შესწავლის საგანია, თუმცა შედეგები აქამდე ყოველთვის მცირე მასშტაბის ქაოსურ ველებს იძლეოდა. ეს ნაშრომი ამ ხანგრძლივ პრობლემას პოტენციურად წყვეტს. — აცხადებს პროფესორი პოლ ტერი.

ეს აღმოჩენა მეცნიერებს დაეხმარება უკეთ გაიგონ შავი ხვრელების ფორმირება, ვარსკვლავური მაგნიტური ველების ბუნება და დედამიწის ირგვლივ კოსმოსური ამინდის პროგნოზირება. მიუხედავად იმისა, რომ კოსმოსში უშუალო დაკვირვება რთულია, 2012 წელს ჩატარებულმა ლაბორატორიულმა ექსპერიმენტებმა უკვე აჩვენა მაგნიტური ველების მსგავსი ქცევა, რაც ახალ თეორიას ამყარებს.