摘要：天文学家已经开发了一种开创性的计算机模拟，以探索星际介质（ISM）的前所未有的细节，磁性和湍流 - 巨大的气体和带电的颗粒，位于银河系中的恒星之间。该模型是迄今为止最强大的模型，需要在德国的Leibniz超级计算中心的SuperMuc-NG超级计算机的计算能力。它直接挑战了我们对磁化湍流如何在天体物理环境中运行的理解。...

天文学家已经开发了一种开创性的计算机模拟，以探索星际介质（ISM）的前所未有的细节，磁性和湍流 - 巨大的气体和带电的颗粒，位于银河系中的恒星之间。

在今天发表的一项新研究中描述了自然天文学，该模型是迄今为止最强大的模型，需要在德国的Leibniz超级计算中心的SuperMuc-NG超级计算机的计算能力。它直接挑战了我们对磁化湍流如何在天体物理环境中运行的理解。

James Beattie, the paper's lead author and a postdoctoral researcher at the Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) at the University of Toronto, is hopeful the model will provide new insights into the ISM, the magnetism of the Milky Way Galaxy as whole, and astrophysical phenomenon such as star formation and the propagation of cosmic rays.

他说：“这是我们第一次可以在这种精确度和这些不同的量表上研究这些现象。”

该论文与普林斯顿大学的研究人员合着；澳大利亚国立大学；澳大利亚研究委员会所有天体物理学的卓越中心；海德堡大学；哈佛和史密森尼人的天体物理学中心；哈佛大学；以及巴伐利亚科学与人文科学院。

比蒂说：“湍流仍然是古典力学中最大的未解决问题之一。” “尽管湍流无处不在：从我们的咖啡中的旋转牛奶到海洋中的混乱流，太阳风，星际介质，甚至是星系之间的等离子体。

“关键区别天体物理环境是磁场的存在，从根本上改变了湍流的性质。”

虽然星际空间中的颗粒要比地球上的超高真空实验少得多，但它们的运动足以产生磁场，这与我们星球熔融芯的运动如何产生地球磁场不同。

尽管银河磁场比冰箱磁铁弱几百万倍，但它是塑造宇宙的力之一。

Beattie型号的最大版本是每个维度10,000个单元的立方体，该单元比以前的型号提供了更大的细节。除了高分辨率外，该模型还可以扩展，并且可以在其最大的最大空间中进行模拟，一侧约30光年。在最小的情况下，它可以缩放约5000倍。

在最大的情况下，该模型可以提高我们对银河系的整体磁场的理解。当缩放缩放时，它将帮助天文学家更好地了解更多的“紧凑”过程，例如从太阳向外流出并极大地影响地球的太阳风。

由于其更高的分辨率，该模型还具有对恒星形成的更深入的理解。 Beattie说：“我们知道，磁性压力是通过将恒星向外推向重力而试图崩溃的星云来反对的。” “现在，我们可以详细量化这些尺度上磁性湍流的期望。”

除了其较高的分辨率和可扩展性外，该模型还通过模拟ISM密度的动态变化来标志着显着的进步 - 从令人难以置信的脆弱的近景观到在恒星形成的星云中发现的较高密度。

Beattie说：“我们的模拟确实很好地捕获了ISM密度的极端变化，这是以前的模型没有考虑到的。”

当他开发下一代模型时，除其他功能甚至更高的分辨率外，Beattie还在测试他的模拟，以根据对Sun-Earth系统的观察结果收集的数据进行测试。

Beattie说：“我们已经开始测试该模型是否与太阳风和地球中的现有数据匹配 - 而且看起来非常好。” “这是非常令人兴奋的，因为这意味着我们可以通过模拟来了解太空天气。太空的天气非常重要，因为我们谈论的是轰炸太空中的卫星和人类并具有其他陆地效应的带电颗粒。”

根据Beattie的说法，新模型是对天体物理湍流越来越感兴趣的时候，以及对ISM的观察结果。随着新仪器（例如平方公里阵列（SKA））的上网 - 具有详细范围的湍流磁场波动的能力 - 精确的理论框架（例如他的解释磁性湍流）将变得更加关键。

吸引Beattie的一件事是其优雅的一致性 - 从星际等离子体到一杯咖啡中的漩涡。

Beattie说：“由于其普遍性，我喜欢进行动荡研究。” “无论您是看星系，星系内，太阳系内，咖啡还是在梵高的等离子体之间的等离子体，看起来都一样这星夜。

“它在所有这些不同的层面上的表现都非常浪漫，我认为这非常令人兴奋。”