Visualización de flujo y soluciones SSD. Velocidad de flujo (izquierda) e intensidad del campo magnético (derecha) de una forma de onda activa SSD de alta resolución con Re=18 200 y PrM=0,01 en la superficie de la caja de simulación. Préstamo: astronomía de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01975-1
El campo magnético fuerte y dinámico del Sol puede catapultar chorros de plasma masivos conocidos como eyecciones de masa coronal (CME) hacia el sistema solar. A veces golpean la Tierra, donde pueden destruir las redes eléctricas y dañar los satélites.
Los científicos no entienden completamente cómo se generan y amplifican los campos magnéticos dentro del sol, pero recientemente se publicó un estudio. astronomía de la naturaleza responde a una de las preguntas fundamentales sobre este complejo proceso. Al explicar la dinámica del clima solar, estos hallazgos podrían ayudar a predecir los principales eventos solares con días de anticipación, lo que nos brinda un tiempo de preparación adicional muy necesario.
El magnetismo del Sol proviene de un proceso conocido como dínamo solar. Consta de dos partes principales, una dínamo a gran escala y una dínamo a pequeña escala, ninguna de las cuales los científicos han podido modelar por completo. De hecho, los científicos ni siquiera están seguros de que la diminuta dínamo pueda existir en las condiciones del sol. Resolver esta incertidumbre es importante porque una dínamo a pequeña escala tendría un gran impacto en la dinámica solar.
En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad Aalto y el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar (MPS) abordaron el problema de la dínamo a pequeña escala mediante la ejecución de simulaciones masivas por computadora en supercomputadoras a petaescala en Finlandia y Alemania. La potencia informática compartida permitió al equipo simular directamente si el Sol podría tener una pequeña dínamo.
“Usando una de las simulaciones por computadora más grandes actualmente disponibles, hemos obtenido las condiciones más realistas para modelar esta dínamo”, dice Maarit Korpi-Lagg, líder del grupo de astroinformática y profesora asociada del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad Aalto. “Hemos demostrado no solo que existe una dínamo a pequeña escala, sino también que se vuelve más factible a medida que nuestro modelo se parece más al sol”.
Algunas investigaciones anteriores habían sugerido que una dínamo a pequeña escala podría no funcionar en las condiciones que se encuentran en estrellas como el Sol, que tienen un número magnético de Prandtl (PrM) muy bajo, una medida utilizada en física de fluidos y plasma para comparar la tasa de cambio en un campo magnético y las velocidades que se igualan. El equipo de investigación de Korpi-Lagg modeló condiciones de turbulencia a valores de PrM inusualmente bajos y descubrió que, contrariamente a lo que se creía anteriormente, la dínamo a pequeña escala puede ocurrir a valores tan bajos.
“Este es un gran paso hacia la comprensión de la formación del campo magnético en el Sol y otras estrellas”, dice Jörn Warnecke, científico principal de MPS. “Este resultado nos acercará un paso más a la resolución del misterio de la formación de CME, que es importante para desarrollar la protección de la Tierra contra el clima espacial peligroso”.
El grupo de investigación ahora está ampliando su investigación a valores aún más bajos del número de Prandtl magnético, utilizando código acelerado por GPU en la nueva supercomputadora de prexaescala paneuropea LUMI. A continuación, planean estudiar la interacción de una dínamo pequeña con una dínamo grande que es responsable del ciclo solar de 11 años.
Proporcionado por la Universidad Aalto