دانشمندان برای اولین بار در تاریخ، بزرگ‌ترین آشفتگی مغناطیسی جهان را با استفاده از ابررایانه قدرتمند در کهکشان نقشه‌برداری کردند. این پیشرفت علمی به لحاظ فیزیکی بسیار مهم است، زیرا آشفتگی یک پدیده فراگیر است که از فنجان قهوه تا امواج اقیانوس و پروازهای پردست‌انداز قابل مشاهده است. این پدیده نه تنها در زمین محدود نمی‌شود، بلکه در سراسر کهکشان و جهان گسترده شده است.
از مدت‌ها پیش کهکشان ما تحت تأثیر آشفتگی قرار دارد. آشفتگی‌های با وقوع‌های زمانی ناعادلانی پراکنده‌اند. البته آشفتگی، نقطهأ مهم‌ترین و با موانع اشکال بیشتری دارد. یکی از مهم‌ترین و معمایت‌یاترین آن، مرور آشفتگی در مقیاس‌های بزرگ است که شامل دوران کوتاه مکعب پراکندگی و دورانی است. از این رو دانشمندان سال‌هاست که به تلاشند که انرژی این پدیده چگونه در مقیاس‌های مختلف حرکت می‌کند.
یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به سرپرستی دانشگاه پرینستون و دانشگاه تورنتو در حال تحقیق بر روی این موضوع است. در این پژوهش جدید،Researchers انرژی آشفتگی را با وضوح زیادتری متوجه شدند. آنها به پروازی از نجوم امکان نمایشenergy آشفتگی را بر روی مقیاس‌های مختلف را پیدا کردند. نتیجه این تحقیقات، بزرگ‌ترین شبیه‌سازی تاریخ آشفتگی مغناطیسی شد. این شبیه‌سازی نیازمند تلاشی محاسباتی معادل اجرای همزمان ۱۴۰ هزار رایانه بود.
در یک گفتگو “جیمز بیتی”، پژوهشگر فوق دکترا در دپارتمان علوم اخترفیزیکی دانشگاه پرینستون، در مورد مقیاس‌های شبیه‌سازی‌های این تحقیق گفت: “اگر ما یکی از این شبیه‌سازی‌ها را روی یک لپ‌تاپ شخصی آغاز می‌کردیم، اکنون به تازگی به پایان می‌رسید.” بیتی افزود: خوشبختانه با استفاده از منابع شگفت‌انگیز مرکز ابررایانه لایبنیتز می‌توانیم حجم کار را بین هزاران رایانه توزیع کنیم تا محاسبات را تسریع کنیم.
پدیده آشفتگی از نوع کهکشانی است. این محیط موادی که فضاهای وسیع بین ستارگان در کهکشان ما را پر می‌کنند، تشکیل می‌دهند. محققان از طریق شبیه‌سازی‌های بسیار دقیق از آشفتگی کهکشانی، تفاوت‌های چشمگیری را با مدل‌های دیرینه اخترفیزیکی کشف کردند. آنها دریافتند که میدان‌های مغناطیسی تأثیر قدرتمندی بر نحوه حرکت انرژی در این فضای کیهانی دارند.
همچنین شبیه‌سازی‌ها نشان داد که میدان‌های مغناطیسی در محیط میان‌ستاره‌ای، حرکات متلاطم در مقیاس کوچک را کاهش می‌دهند، در حالی که پدیده‌های موجی، امواج خاصی موسوم به امواج آلفوین را تقویت می‌کنند. این یافته‌ها می‌تواند بینش‌هایی را در مورد ساختار آشفتگی کهکشان، حرکت ذرات پرانرژی و حتی نحوه تولد ستارگان در محیط‌های آشفته ارائه دهد.
در مقیاس بزرگ، آشفتگی برای تشکیل ستارگان در ابرهای مولکولی وسیع کهکشان راه شیری بسیار مهم است. “بیتی” خاطرنشان کرد: رؤیای ما کشف ویژگی‌های جهانی در پدیده آشفتگی در سراسر جهان هستی است و ما به فشار آوردن بر محدودیت‌های نسل بعدی شبیه‌سازی‌ها برای آزمایش این ایده ادامه خواهیم داد.
اگرچه پدیده آشفتگی در مقیاس بزرگ یک معمای بزرگ در فیزیک است، اما تلاش برای حل این معما ادامه دارد. در این حال دانشمندان از ابررایانه‌ها استفاده کرده و چالش‌های کمتری در مطالعه آشفتگی‌های کهکشانی دارند. اگرچه این مدل بر آشفتگی‌های کهکشانی متمرکز هستند، اما این تلاشها افق آنها را برای مدل‌سازی آشفتگی‌های بزرگتر گشوده است.
یکی از محققان این تیم، “آمیتاوا باتاچارجه” یکی از نویسندگان این مطالعه نیز می‌گوید: این پژوهش پیامدهایی برای پیش‌بینی و نظارت بر آب و هوای فضایی دارد تا محیط پلاسمایی اطراف ماهواره‌ها و مأموریت‌های فضایی آینده و همچنین شتاب ذرات بسیار پرانرژی را بهتر درک کنیم. این ذرات می‌توانند به همه چیز آسیب برسانند و جان انسان‌ها را در فضا به خطر بیندازند.
این مطالعه در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.