MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – In der Welt der Astronomie sind Turbulenzen im interstellaren Medium ein faszinierendes Phänomen, das die Struktur und Entwicklung von Galaxien maßgeblich beeinflusst. Ein internationales Forschungsteam hat nun mit einer bahnbrechenden Computersimulation neue Einblicke in diese kosmische Unordnung gewonnen.
Die jüngsten Fortschritte in der Simulation von Turbulenzen im interstellaren Medium haben das Verständnis der Galaxienbildung revolutioniert. Ein internationales Team von Wissenschaftlern, darunter Prof. Dr. Ralf Klessen vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg, hat eine umfassende Computersimulation entwickelt, die die turbulente Energie in diesem Medium mit bisher unerreichter Präzision kartiert.
Im Gegensatz zu den auf der Erde beobachtbaren Turbulenzen in Luft oder Wasser entstehen die kosmischen Turbulenzen in einem Plasma, einem heißen, elektrisch geladenen Gas, das von Magnetfeldern durchdrungen ist. Diese Magnetfelder spielen eine entscheidende Rolle bei der Verteilung der Energie und beeinflussen die Bedingungen für die Sternentstehung erheblich.
Die Simulation, die auf einem Hochleistungs-Supercomputer des Leibniz-Rechenzentrums durchgeführt wurde, erforderte 80 Millionen Stunden an Prozessorzeit und nutzte 140.000 Rechenkerne. Mit Reynolds-Zahlen von über einer Million konnten die Forscher die komplexen Wechselwirkungen zwischen Magnetfeldern und turbulenten Bewegungen detailliert untersuchen.
Ein zentrales Ergebnis der Studie ist die Erkenntnis, dass klassische Modelle der Turbulenztheorie bei magnetisierten Plasmen nicht vollständig anwendbar sind. Insbesondere der Übergang zwischen Überschall- und Unterschallturbulenz, der für die Sternentstehung entscheidend ist, konnte erstmals unter dem Einfluss von Magnetfeldern präzise beschrieben werden.
Die Ergebnisse dieser Simulation haben weitreichende Implikationen für das Verständnis der Galaxienentwicklung. Sie zeigen, dass unsere Galaxie kein statisches, sondern ein dynamisches System ist, das von Turbulenzen geprägt wird. Diese Erkenntnisse bringen die Wissenschaftler einen Schritt näher an das Verständnis der physikalischen Gesetze, die diese kosmische Unordnung bestimmen.
Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht und bieten eine neue Perspektive auf die Rolle von Turbulenzen in der Astrophysik. Sie unterstreichen die Bedeutung von Magnetfeldern bei der Energieverteilung im interstellaren Medium und deren Einfluss auf die Entstehung neuer Sterne.
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