„Bătăile de inimă” magnetice ale Soarelui sunt studiate printr-o uriaşă simulare pe un supercomputer

În interiorul Soarelui zvâcneşte un „puls magnetic” care generează energia ce duce la apariţia erupţiilor solare, a „petelor din Soare” şi influenţează strălucirea astrului.

La fiecare 40 de ani, arată această simulare, liniile de câmp magnetic ale Soarelui îşi schimbă orientarea, sau polaritatea.

Ciclul acestui fenomen este de cca. 4 ori mai lung decât ciclul de 11 ani al petelor solare care guvernează activitatea astrului.

Simularea computerizată a unui astfel de proces regulat, pe termen lung, este în sine un lucru remarcabil, spun  oamenii de ştinţă. Rezultatele au fost publicate în revista Science.

Studiul, condus de Paul Charbonneau de la Universitatea din Montreal, Canada, descrie cercetările realizate de echipa sa şi de o altă echipă, care a lucrat independent, pentru a simula activitatea din  interiorul Soarelui.

Modelarea computerizată a activităţii solare a fost, timp de decenii, o problemă foarte dificilă. Primele încercări, în anii 1980, au reuşit să redea doar cu mare aproximaţie turbulenţa din interiorul Soarelui.

Turbulenţa, atunci când se produce, are loc atât la scară mare, cât şi la niveluri mici. La scară mare, este uşor de simulat, dar, când e vorba de Soare, şi porţiunile mici, de numai câteva zeci de km, sunt la fel de importante pentru înţelegerea modului în care se deplasează materia.

Când energia generată de turbulenţă se disipează, turbulenţa se distribuie în vârtejuri din ce în ce mai mici, numite vortexuri.

Pe Soare disiparea se face prin vârtejuri care pot avea doar câteva zeci de metri în diametru, extrem de puţin faţă de mărimea Soarelui, care este de 1 milion de ori mai mare decât Terra. „Este imposibil să redai aşa ceva într-o simulare”, a spus Charbonneau.

Pentru a aproxima procesul, oamenii de ştiinţă obişnuiesc să limiteze rezoluţia la aproximativ 10 km, însă acest lucru creează, în simulare, o acumulare a energiei care distruge modelul după puţină vreme.

Echipa lui Charbonneau a folosit supercomputerele de la Universitatea din Montreal, care sunt conectate cu Calcul Québec, o reţea de computere puternice utilizate pe tot teritoriul provinciei canadiene Québec.

Colaboratorul său Piotr Smolarkiewicz de la European Centre for Medium-Range Weather Forecasts s-a concentrat asupra fenomenelor meteorologice, pornind de la ideea că turbulenţele se comportă asemănător atât  în atmosferă, cât şi în Soare.

Împreună, cercetătorii au pus la punct un model computerizat în care energia se disipează până aproape de punctul în care sistemul s-ar prăbuşi.

„Nu e un lucru uşor de făcut într-un sistem fluid ca acesta. Dacă îndepărtezi energia prea repede, asta va afecta dinamica globală a sistemului”, spune Charbonneau.

Modelul nu e încă perfect, recunaoşte el. Petele solare, erupţiile solare şi alte fenomene similare au loc la scară prea mică pentru a putea fi simulate pe computerele disponibile la ora actuală.

În schimb, când e vorba să fie simulată activitatea Soarelui ca întreg, oamenii de ştiinţă au început să poată reda modul în care variază transportul energiei şi luminozitatea.

Mai multe echipe de oameni de ştiinţă lucreză în prezent la modelarea variaţiei strălucirii Soarelui. Se cunoaşte de mult faptul că Soarele e mai strălucitor atunci când activitatea solară este mai intensă.

În asemenea perioade de activitate intensă, apar mai multe pete solare - care întunecă oarecum suprafaţa - dar totodată se formează şi multe structuri magnetice de mici dimensiuni care sporesc strălucirea suprafeţei solare.

Oamenii de ştiinţă încearcă acum să afle cum se formează aceste structuri.

Charbonneau şi echipa sa cercetează modul în care câmpul magnetic al Soarelui afectează transportul energiei din interior spre suprafaţă, simulând ciclul magnetic solar, care influenţează luminozitatea.