Neue Simulation enthüllt die Geheimnisse des interstellaren Mediums

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Eine neue Simulation bietet faszinierende Einblicke in die Turbulenzen des interstellaren Mediums und deren Interaktion mit Magnetfeldern.

Die Turbulenzen im interstellaren Medium, den Wolken aus Gas und geladenen Teilchen zwischen den Sternen, sind ein faszinierendes Phänomen, das nun dank einer neuen Simulation in bislang unerreichter Detailgenauigkeit visualisiert werden kann. Diese Simulation, die von einem Team um den Astrophysiker James Beattie entwickelt wurde, ermöglicht es, die komplexen Wechselwirkungen zwischen den Turbulenzen und den Magnetfeldern im All zu studieren.

Die Berechnungen, die für diese Simulation notwendig sind, erfordern enorme Rechenleistung. Beattie und sein Team nutzten dafür den SuperMUC-NG-Supercomputer des Leibniz-Rechenzentrums in Deutschland. Das Modell ist skalierbar und besteht aus einer Reihe virtueller Module, die zu einem Würfel von bis zu 10.000 Einheiten gestapelt werden können. In dieser Größe kann es das Magnetfeld unserer Galaxie simulieren, während es in kleinerem Maßstab für lokalere turbulente Prozesse im Weltraum, wie den Sonnenwind, verwendet werden kann.

Die geladenen Teilchen im interstellaren Medium sind zwar deutlich diffuser als in Ultrahochvakuum-Experimenten auf der Erde, doch ihre Bewegung reicht aus, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Dieses Feld ist Millionen Mal schwächer als ein Kühlschrankmagnet, spielt jedoch im Vakuum des Weltraums eine entscheidende Rolle bei der Formung von Galaxien und sogar bei der Entstehung von Sternen.

Im Gegensatz zu früheren Simulationen berücksichtigt das neue Modell diese Dynamik und repliziert, wie das Feld interstellare Ionen je nach ihrer Ladung aus Bereichen höherer oder niedrigerer Dichte verschiebt und wirbelt. Dies könnte Astrophysikern helfen, ein tieferes Verständnis dafür zu gewinnen, wie Galaxien wie unsere eigene entstanden sind.

In Zukunft hoffen Beattie und sein Team, Modelle mit noch höherer Auflösung zu entwickeln. Sie planen auch, ihre Simulationen mit realen Daten, wie Messungen des Sonnenwinds, zu vergleichen. Neue, empfindliche Observatorien wie das gemeinsame Square Kilometre Array von Australien und Südafrika versprechen, diese Modelle noch präziser zu machen.

Die Bilder, die aus diesen Simulationen hervorgehen, sind ebenso beeindruckend. Beattie selbst ist von der Forschung begeistert: „Ich liebe es, Turbulenzforschung zu betreiben. Es sieht immer gleich aus, egal ob man das Plasma zwischen Galaxien, innerhalb von Galaxien, im Sonnensystem, in einer Tasse Kaffee oder in Van Goghs ‚Sternennacht‘ betrachtet.“

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