Nova studija objavljena u prestižnom časopisu „Nature“ donosi potencijalno revolucionarno objašnjenje fenomena stvaranja magnetnih polja u Svemiru. Istraživači su, koristeći napredne simulacije plazme, otkrili da stabilni gradijenti brzine unutar turbulentne plazme mogu transformisati haotičnu magnetnu aktivnost u ogromne i koherentne kosmičke strukture. Ovo otkriće bi moglo značajno promeniti naše razumevanje crnih rupa, sudara neutronskih zvezda, evolucije zvezda, ali i solarnih oluja koje direktno utiču na Zemlju.
Magnetna polja su svuda prisutna u Svemiru, oblikujući planete i zvezde, utičući na galaksije i usmeravajući tokove energetskih čestica kroz međuzvezdani prostor. Međutim, stotinama godina proučavanja, naučnici su se suočili sa jednom osnovnom kontradikcijom: dok je turbulentno kretanje obično povezano sa haosom i uništenjem, kosmička magnetna polja se pojavljuju kao organizovani sistemi.
Naučnici su skoro sedam decenija istraživali „magnetne dinamo“ mehanizme, koji su procesi za stvaranje magnetnih polja putem kretanja provodnih tečnosti ili plazme. Dok su prethodni modeli uspevali da objasne male, haotične magnetne strukture, nisu mogli da objasne kako se ta polja razvijaju u stabilne sisteme koji su viđeni u Svemiru. Ovaj jaz između teorije i zapažanja je dugo predstavljao jedan od najvećih izazova u astrofizici.
Istraživači sa Univerziteta Viskonsin-Medison (UW–Madison) su pristupili ovom problemu iz novog ugla. Umesto da turbulenciju posmatraju kao čisto nasumičnu, tim je istražio da li skriveni obrasci protoka unutar plazme mogu postepeno nametnuti red magnetnom haosu. Njihove simulacije su pokazale da, kada unutar plazme postoji stabilan gradijent brzine, magnetna polja počinju prirodno da se organizuju tokom vremena.
Vodeći autor studije, Bindes Tripati, naglašava da je magnetna polja u Svemiru obično povezana sa turbulentnim kretanjem, ali se postavlja pitanje kako taj razarajući faktor može stvoriti velike, organizovane strukture. Kako bi istražili ovaj fenomen, naučnici su koristili superkompjuter Anvil na Univerzitetu Perdju, gde su sproveli jednu od najobimnijih simulacija plazme do sada. Simulacije su obuhvatile 137 milijardi tačaka u trodimenzionalnom prostoru, uz skoro 100 miliona procesorskih sati i generisanje oko 0,25 petabajta naučnih podataka.
Istraživači su započeli sa tokovima plazme koje su imale stabilne gradijente brzine, a zatim su uveli male perturbacije kako bi omogućili turbulenciji da se prirodno razvija. Tokom simulacije, male i nepravilne magnetne strukture su se počele spajati u ogromna, organizovana magnetna polja. Ključni dokaz pojavio se kada su istraživači iz jednačina uklonili gradijent brzine; bez tog organizovanog kretanja, magnetna polja nikada nisu mogla izaći iz haotične faze, što je potvrdilo da je gradijent brzine ključni „arhitekta“ koji stvara red.
Implikacije ove studije su široke i dostižu daleko izvan teorijske fizike. Razumevanje načina na koji nastaju magnetna polja može poboljšati naučne modele u različitim oblastima astronomije, ali može imati i direktne koristi za našu civilizaciju. Naime, solarno izbacivanje gasova i mase, izazvano magnetnom aktivnošću na Suncu, može ozbiljno poremetiti satelite, komunikacione sisteme, navigacione mreže i električne mreže na Zemlji. Bolji modeli predviđanja magnetne aktivnosti zvezda mogli bi značajno unaprediti prognozu „svemirskog vremena“.
Ovaj rad takođe doprinosi razvoju „multi-mesindžer“ astronomije, gde se gravitacioni talasi i elektromagnetno zračenje kombinuju za proučavanje najnasilnijih događaja u kosmosu, poput sudara zvezda i rađanja crnih rupa. Na taj način, ova istraživanja ne samo da produbljuju naše razumevanje Svemira, već mogu imati i praktične primene u svakodnevnom životu.
