Вселената се счита за изключително магнитно място, където много планети и звезди имат свои магнитни полета. Астрофизиците отдавна изучават тези невероятни явления, създавайки теории, които могат да обяснят самия механизъм за създаване.
С помощта на една от най-мощните лазерни системи в света, изследователи от университета в Чикаго експериментално потвърдиха една от най-популярните теории за създаване на космическо магнитно поле - турбулентното динамо. След като образуват гореща турбулентна плазма с размер на стотинка и трае няколко милиарда части от секундата, учените фиксират как турбулентните движения засилват слабото магнитно поле до силата, наблюдавана в нашето Слънце и в далечни галактики.
За анализа използвахме симулационния код FLASH, а самият експеримент беше проведен в OMEGA Laser Facility (Рочестър, Ню Йорк), където те пресъздадоха турбулентните условия на динамото. Експериментът показа, че турбулентната плазма може драстично да увеличи слабото магнитно поле до величината, наблюдавана в звездите и галактиките.
Сега учените знаят, че има турбулентен динамо и това е един от механизмите, които всъщност обясняват намагнитването на Вселената. Механичният динамо създава електрически ток чрез въртене на намотките в магнитно поле. В астрофизиката теорията на динамо сочи обратното: движението на електропроводима течност създава и поддържа магнитно поле. В началото на 20-ти век, Джоузеф Ларм предполага, че такъв механизъм може да обясни земния и слънчев магнетизъм, отваряйки дискусията на много учени. Численото моделиране показва възможността турбулентната плазма да генерира магнитни полета по звездна скала, но създаването на турбулентно динамо в лабораторията е много по-трудно. За да потвърдите теорията, трябва да донесете плазмата при изключително високи температурни условия. В същото време трябва да има непоследователност, за да се генерира достатъчно ниво на турбуленция.
За да проведат експеримента, учените са използвали няколко стотин 3D симулации с FLASH на суперкомпютъра Mira. Крайната настройка включваше експлозивни части на фолиото с лазери с висока мощност, които преместваха две плазмени струи през решетките, като по този начин образуваха турбулентно движение на течността.
Екипът използва и моделите FLASH за разработване на два независими метода за измерване на магнитното поле, създадено от плазмата: протонна радиография и поляризирана светлина. И двете измервания проследяват растежа на наносекундното магнитно поле от слабо начално състояние до увеличаване на повече от 100 килогауса (милион пъти по-силно от магнитното поле на Земята).
Тази работа позволява експериментално да се тестват идеи за произхода на магнитните полета в пространството. Сега изследователите могат да проучат по-задълбочени въпроси: колко бързо се увеличава магнитното поле, колко силен е регионът и как се променя турбуленцията?
