Le simulazioni eseguite sul supercomputer più potente del mondo, Summit presso l'Oak Ridge Leadership Computing Facility, hanno scoperto cambiamenti drammatici nell'intensità del campo magnetico del Sole a una velocità 10 volte più veloce di quanto osservato in precedenza. I risultati migliorano la capacità degli scienziati di prevedere eventi meteorologici spaziali, come le espulsioni di massa coronale, eruzioni di plasma e particelle cariche provenienti dal Sole che possono portare a tempeste geomagnetiche sulla Terra e danneggiare astronauti e satelliti.

I ricercatori del Centro di astrofisica computazionale dell’Università di Chicago hanno simulato l’attività sulla superficie del Sole, conosciuta come fotosfera, e nel suo strato esterno, chiamato corona. Il loro obiettivo era capire come vengono generati e immagazzinati i campi magnetici in entrambe le regioni.

"Per sondare questi fenomeni, abbiamo ingrandito il Sole come mai prima d'ora, modellando un numero senza precedenti di minuscole strutture nella fotosfera e nella corona e le loro interazioni", ha affermato Juanyi Cao, ricercatore post-dottorato presso l'Università di Chicago e l'Università di Chicago. primo autore di uno studio pubblicato sull'Astrophysical Journal Letters. “Summit ci ha permesso di eseguire la simulazione alla massima risoluzione mai realizzata di questi eventi su piccola scala per trovare le prove più convincenti della riconnessione magnetica in azione”.

La simulazione rivela la presenza di riconnessione magnetica su tutta la superficie del Sole, indicando come i campi magnetici si interrompono e si riconnettono continuamente in tutta l’atmosfera solare. Questo processo porta allo sviluppo di strutture su larga scala come le macchie solari e gli anelli coronali che modellano il magnetismo del Sole e guidano gli eventi meteorologici spaziali.

"La simulazione del Sole a questo livello di dettaglio richiedeva diversi mesi. Eseguendola su Summit, abbiamo fatto gli stessi calcoli in soli 10 giorni", ha detto Congedo.

Gli scienziati hanno convalidato la simulazione confrontando i loro risultati con le osservazioni effettuate dall'Interface Region Imaging Spectrograph sul Solar Dynamics Observatory della NASA. La stretta corrispondenza dimostra che la simulazione produce una fisica realistica e fornisce uno strumento prezioso per studiare la generazione del campo magnetico solare.

Le esigenze computazionali della simulazione spingono i supercomputer attuali ai loro limiti. Ognuna delle cinque simulazioni eseguite ha richiesto migliaia di nodi di calcolo sul supercomputer Summit altamente parallelo per diverse settimane. L'intero set di dati ammonta a più di 200 terabyte.

“Le nostre simulazioni dimostrano che l’attuale generazione di supercomputer ci consente di risolvere problemi precedentemente intrattabili in astrofisica. Stiamo entrando in un’era entusiasmante in cui possiamo sondare regolarmente l’atmosfera del Sole su scale spaziali e temporali senza precedenti, ponendo le basi per progressi rivoluzionari nella nostra comprensione dell’attività solare”, ha affermato Congedo.