Simulações executadas no supercomputador mais poderoso do mundo, o Summit at Oak Ridge Leadership Computing Facility, revelaram mudanças dramáticas na intensidade do campo magnético do Sol a uma taxa 10 vezes mais rápida do que a observada anteriormente. As descobertas melhoram a capacidade dos cientistas de prever eventos climáticos espaciais, como ejeções de massa coronal – erupções de plasma e partículas carregadas do Sol que podem levar a tempestades geomagnéticas na Terra e prejudicar astronautas e satélites.

Pesquisadores do Centro de Astrofísica Computacional da Universidade de Chicago simularam atividade na superfície do Sol – conhecida como fotosfera – e em sua camada externa – chamada coroa. O objetivo deles era entender como os campos magnéticos são gerados e armazenados em ambas as regiões.

“Para investigar estes fenómenos, ampliámos o Sol como nunca antes, modelando um número sem precedentes de estruturas minúsculas na fotosfera e na coroa e nas suas interacções,” disse Juanyi Cao, investigador de pós-doutoramento na Universidade de Chicago e no primeiro autor de um estudo publicado no Astrophysical Journal Letters. “O Summit permitiu-nos realizar a simulação de maior resolução alguma vez feita destes eventos de pequena escala para encontrar a evidência mais convincente de reconexão magnética em ação.”

A simulação revela a presença de reconexão magnética em toda a superfície do Sol, indicando como os campos magnéticos se quebram e se reconectam continuamente em toda a atmosfera solar. Este processo leva ao desenvolvimento de estruturas de maior escala, como manchas solares e loops coronais, que moldam o magnetismo do Sol e impulsionam eventos climáticos espaciais.

"Simular o Sol com este nível de detalhe demorava vários meses. Executando-o no Summit, fizemos os mesmos cálculos em apenas 10 dias," disse Congedo.

Os cientistas validaram a simulação comparando seus resultados com observações feitas pelo Interface Region Imaging Spectrograph no Solar Dynamics Observatory da NASA. A correspondência demonstra que a simulação produz uma física realista e fornece uma ferramenta valiosa para estudar a geração do campo magnético solar.

As demandas computacionais da simulação levam os supercomputadores atuais ao seu limite. Cada uma das cinco simulações realizadas exigiu milhares de nós de computação no supercomputador Summit altamente paralelo durante várias semanas. Todo o conjunto de dados equivale a mais de 200 terabytes.

“Nossas simulações demonstram que a atual geração de supercomputadores está nos permitindo resolver problemas anteriormente intratáveis ​​em astrofísica. Estamos a entrar numa era emocionante em que podemos sondar rotineiramente a atmosfera do Sol em escalas espaciais e temporais sem precedentes, preparando o terreno para avanços revolucionários na nossa compreensão da atividade solar”, disse Congedo.