Međuzvjezdana turbulencija razotkriva kako magnetska polja oblikuju Mliječni put

U prostranstvima između zvijezda, gdje se proteže razrijeđeni plin i nabijene čestice, znanstvenici su razvili dosad najnapredniji model za proučavanje jednog od najkaotičnijih i najzagonetnijih procesa u svemiru. Nova simulacija međuzvjezdane turbulencije, razvijena na superračunalu SuperMUC-NG u Njemačkoj, omogućuje istraživačima da prvi put zavire u magnetski nered koji oblikuje srce Mliječnog puta.

Studija objavljena u časopisu Nature Astronomy opisuje model koji premašuje sve prethodne pokušaje – i po rezoluciji i po mogućnosti skaliranja. Vodeći autor James Beattie, postdoktorand na Kanadskom institutu za teorijsku astrofiziku, smatra da bi ova tehnologija mogla duboko promijeniti naše razumijevanje galaktičkih magnetskih polja, nastanka zvijezda i ponašanja kozmičkih zraka.

“Po prvi put možemo analizirati ove procese s tolikom preciznošću i na različitim skalama,” rekao je Beattie, koji također surađuje s Princetonskim sveučilištem.

U ovom projektu sudjelovali su i istraživači s Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku, Australijskog nacionalnog sveučilišta, Sveučilišta Heidelberg te više znanstvenih institucija diljem svijeta.

Kako međuzvjezdana turbulencija oblikuje strukturu Mliječnog puta

Turbulencija ostaje jedno od velikih neriješenih pitanja klasične fizike. Promatramo je svuda – u oceanima, atmosferi, pa i u šalici kave. No u svemiru ju dodatno komplicira prisutnost magnetskih polja, koja mijenjaju prirodu strujanja.

Iako je broj čestica u međuzvjezdanom prostoru iznimno malen, njihovo kretanje dovoljno je da stvori magnetska polja – slično načinu na koji Zemljina jezgra stvara vlastito. Galaktičko magnetsko polje, iako milijunima puta slabije od običnog magneta, snažno utječe na oblik i ponašanje materije u Mliječnom putu.

Novi model koristi mrežu dimenzija 10.000 × 10.000 × 10.000 i može simulirati područje svemira veličine do 30 svjetlosnih godina, ali i skalirati prema manjem — na razinu fenomena poput Sunčevog vjetra. Time dobivamo i globalnu sliku magnetskog ponašanja galaksije, i uvid u lokalne, “kompaktne” pojave koje izravno utječu na Zemlju.

Osim što simulira turbulentne tokove, model po prvi put vjerno prikazuje ekstremne promjene u gustoći međuzvjezdanog medija – od gotovo praznog prostora do gustih regija gdje se rađaju zvijezde. Time se otvara mogućnost kvantificiranja uloge magnetskog pritiska u odgađanju ili sprječavanju nastanka novih zvijezda.

Beattie već testira model uspoređujući ga s realnim podacima iz Sunčevog sustava. Prvi rezultati, kaže, pokazuju iznimnu podudarnost, što znači da bi ovaj model mogao postati ključan alat za razumijevanje svemirskog vremena – pojave koja ima izravne posljedice na satelite, astronaute i komunikacijske sustave na Zemlji.

Uz sve veći interes za međuzvjezdanu turbulenciju i dolazak instrumenata poput radioteleskopa Square Kilometer Array, koji će moći precizno mjeriti magnetska polja diljem Mliječnog puta, ovakvi teorijski okviri bit će sve važniji.

Za Beattija, ovo istraživanje ima i osobnu dimenziju: “Volim proučavati turbulenciju jer se pojavljuje na svim razinama – između galaksija, u atmosferama, pa čak i u umjetnosti. Pogledajte samo ‘Zvjezdanu noć’ Vincenta van Gogha. To je isti uzorak. Postoji nešto uzbudljivo i gotovo romantično u toj povezanosti.”