140.000 Bilgisayar Gücüyle Evrenin En Büyük Manyetik Türbülansı Haritalandı

Türbülans her yerdedir — kahve fincanlarından okyanus dalgalarına, türbülanslı uçuşlara kadar. Ancak bu güçlü doğa hali yalnızca Dünya ile sınırlı kalmaz; etkisi galaksimizin ve evrenin derinliklerine kadar uzanır.

Yaygın bir olgu olmasına rağmen, türbülans hâlâ fiziğin çözülmemiş büyük bilmecelerinden biri olarak kalıyor. Uzmanlar, türbülanslı enerjinin farklı ölçeklerde nasıl hareket ettiğini anlamak için uzun yıllardır araştırmalar yürütüyor.

Şimdi ise Princeton Üniversitesi ve Toronto Üniversitesi liderliğinde bir araya gelen uluslararası bir araştırma ekibi, bu süreci olağanüstü netlikte gözlemlemeyi başardı. Ekip, “dünyanın şimdiye kadar yapılmış en büyük manyetize türbülans simülasyonlarını” geliştirdi.

140.000 Bilgisayar Gücünde Simülasyon

Yeni çalışmanın ölçeği, aynı anda 140.000 bilgisayarın çalıştırılmasıyla eşdeğer hesaplama gücü gerektirdi. Princeton Üniversitesi Astrofizik Bilimleri Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan James Beattie, çalışmanın büyüklüğünü şu sözlerle ifade etti:
“Bu devasa simülasyonları kıyaslamak gerekirse: İnsanlar ilk kez hayvanları evcilleştirdiğinde tek bir dizüstü bilgisayarda başlatılmış olsaydık, şimdi yeni bitirmiş olurduk.”

Ancak Beattie, Leibniz Süper Bilgisayar Merkezi’nin sunduğu muazzam kaynaklar sayesinde, hesaplamaların binlerce bilgisayara dağıtılarak çok daha hızlı şekilde gerçekleştirildiğini belirtti.

Galaktik Türbülans: Yeni Gerçeklik

Simülasyonlar, Samanyolu galaksimizin yıldızlararası ortamında gerçekleşen galaktik türbülans üzerine odaklandı. Bu ortam, yıldızlar arasında kalan devasa uzay boşluklarını dolduran maddeyi ifade ediyor.

Araştırmacılar, galaktik türbülansın detaylı simülasyonları sayesinde uzun süredir kabul gören astrofiziksel modellerden önemli farklılıklar keşfetti. Çalışma, manyetik alanların enerji akışını nasıl yönlendirdiğini ve türbülanslı hareketleri ölçeklere göre nasıl değiştirdiğini gösterdi.

Elde edilen verilere göre, yıldızlararası ortamda bulunan manyetik alanlar, küçük ölçekli türbülanslı hareketleri baskılarken, Alfvén dalgaları olarak adlandırılan belirli dalga benzeri fenomenleri güçlendiriyor. Bu bulgular, galaksinin türbülanslı yapısının, yüksek enerjili parçacıkların hareketinin ve yıldızların oluşum sürecinin daha iyi anlaşılmasına katkı sağlayabilir.

NASA’ya göre, türbülansın geniş ölçekli davranışı, Samanyolu’ndaki dev moleküler bulutlarda yıldız oluşumu için hayati önem taşıyor.

Beattie konuyla ilgili olarak “Hayalimiz, evrendeki türbülanslı hareketlerde evrensel özellikleri keşfetmek. Bu fikri test etmek için gelecek nesil simülasyonların sınırlarını zorlamaya devam edeceğiz.” dedi.

Süper Bilgisayarlar ve Türbülansın Şifresi

Bugüne kadar, enerjinin büyük ölçeklerden küçük ölçeklere nasıl aktarıldığını öngörebilen tam kapsamlı bir matematiksel model bulunmuyor. Bu durum, Dünya'daki okyanuslar ve atmosfer için geçerli olduğu kadar, uzaydaki enerji aktarımı için de geçerli.

Ancak uzaydaki manyetik alanlar, enerji transferinin modellenmesini çok daha karmaşık hale getiriyor ve büyük ölçekli hesaplama gücü gerektiriyor. Bu nedenle araştırma ekibi, Almanya’daki Leibniz Merkezi’ndeki SuperMUC-NG süper bilgisayarını kullanarak, binyıllar sürebilecek hesaplamaları makul bir zaman dilimine sığdırmayı başardı.

Modelleme çalışması, her kenarı 10.080 birim uzunluğunda devasa bir sanal küp oluşturarak, şimdiye kadar yapılan en büyük manyetize türbülans simülasyonunu gerçekleştirdi. Böylece araştırmacılar, daha önce ulaşılamayan ölçekteki türbülanslı hareketleri detaylı bir şekilde inceleyebildi.

Söz konusu araştırmanın sonuçları yalnızca teorik astrofizikle sınırlı değil. Türbülansın ve yüksek enerjili parçacıkların hareketlerinin daha iyi anlaşılması, güvenli uzay yolculukları için de kritik önem taşıyor.

‍

‍

Kaynak:https://interestingengineering.com/space/world-largest-turbulence-simulations-supercomputer