Simuleringer viser, at magnetfeltet kan ændre sig 10 gange hurtigere end tidligere antaget

Simuleringer kørt på verdens mest kraftfulde supercomputer, Summit at Oak Ridge Leadership Computing Facility, afslørede dramatiske ændringer i Solens magnetiske feltstyrke med en hastighed 10 gange hurtigere end tidligere observeret. Resultaterne forbedrer videnskabsmænds evne til at forudsige rumvejrhændelser, såsom koronale masseudstødninger - udbrud af plasma og ladede partikler fra Solen, der kan føre til geomagnetiske storme på Jorden og skade astronauter og satellitter.

Forskere ved University of Chicagos Center for Computational Astrophysics simulerede aktivitet på Solens overflade - kendt som fotosfæren - og i dens ydre lag - kaldet corona. Deres mål var at forstå, hvordan magnetiske felter genereres og lagres i begge regioner.

"For at undersøge disse fænomener har vi zoomet ind på Solen som aldrig før og modelleret et hidtil uset antal bittesmå strukturer i fotosfæren og koronaen og deres vekselvirkninger," sagde Juanyi Cao, en postdoc-forsker ved University of Chicago. første forfatter til en undersøgelse offentliggjort i Astrophysical Journal Letters. "Topmødet gjorde det muligt for os at udføre den højeste opløsning nogensinde udført af disse små begivenheder for at finde det mest overbevisende bevis på magnetisk genforbindelse i aktion."

Simuleringen afslører tilstedeværelsen af ​​magnetisk genforbindelse over hele Solens overflade, hvilket indikerer, hvordan de magnetiske felter kontinuerligt bryder og forbindes igen i hele Solens atmosfære. Denne proces fører til udviklingen af ​​større strukturer såsom solpletter og koronale sløjfer, der former Solens magnetisme og driver rumvejrshændelser.

"Simulering af Solen på dette detaljeringsniveau plejede at tage flere måneder. Da vi kørte den på Summit, lavede vi de samme beregninger på kun 10 dage," sagde Congedo.

Forskerne validerede simuleringen ved at sammenligne deres resultater med observationer foretaget af Interface Region Imaging Spectrograph på NASAs Solar Dynamics Observatory. Det tætte match viser, at simuleringen producerer realistisk fysik og giver et værdifuldt værktøj til at studere genereringen af ​​solens magnetfelt.

Simuleringens beregningsmæssige krav presser nutidens supercomputere til deres grænser. Hver af de fem udførte simuleringer krævede tusindvis af computerknudepunkter på den meget parallelle Summit-supercomputer i flere uger. Hele datasættet er på mere end 200 terabyte.

"Vores simuleringer viser, at den nuværende generation af supercomputere giver os mulighed for at løse tidligere vanskelige problemer inden for astrofysik. Vi går ind i en spændende æra, hvor vi rutinemæssigt kan sondere Solens atmosfære i hidtil usete rumlige og tidsmæssige skalaer, hvilket sætter scenen for revolutionære fremskridt i vores forståelse af solaktivitet,” sagde Congedo.