▷ 작성일 : 2023.11.22
스크랜턴에 위치한 펜실베이니아 주립대학교의 연구팀은 최근 PSC의 Bridges-2 슈퍼컴퓨터를 이용하여 별의 복잡한 3D 자기장 구조에 대한 혁신적인 시뮬레이션을 수행했습니다. 이 연구는 별의 회전과 자기장의 부정확한 정렬이 어떻게 태양에서 볼 수 있는 것보다 더 불안정하고 활동적인 자기장을 형성할 수 있는지에 대한 귀중한 통찰력을 제공했습니다. 비록 이 연구가 직접적으로 태양풍을 모델링하지는 않지만, 지구 통신을 방해하고 우주 비행사에게 위협이 될 수 있는 태양풍과 태양 플레어에 대한 중요한 이해를 증진시켰습니다.
지구 자기권, 즉 지구 주변을 둘러싸고 있는 지구의 자기장이 지배하는 지역은 우리를 유해한 태양 및 우주 입자의 방사선으로부터 보호하고 태양풍이 지구 대기를 우주로 밀어내는 것을 방지합니다. 태양 자체도 자기장을 가지고 있으며, 태양풍은 태양의 자기권에서 발생합니다. 이러한 태양풍은 태양의 가장 바깥층인 코로나에서 대전 입자가 갑자기 폭발할 때 생성되며, 이 과정에서 태양 플레어가 형성됩니다. 이러한 태양 플레어는 지구의 통신을 방해하고 자기권의 보호를 벗어난 우주 비행사에게 위험을 초래할 수 있습니다.
본 연구에서 펜실베이니아 주립대학의 Asif ud-Doula 박사와 그의 팀은 별의 자기축과 회전축 사이의 각도 차이가 서로 다른 두 가지 가상 별을 시뮬레이션하여 이들의 자기권 구조를 비교 분석했습니다. 이들은 NSF의 ACCESS 네트워크를 통해 Bridges-2 슈퍼컴퓨터에 접근하여 이 복잡한 시뮬레이션을 수행했습니다. 연구팀은 이러한 3D 시뮬레이션을 통해 빠르게 회전하는 별의 복잡한 자기권 구조를 특성화하고 예측하는 것을 목표로 했습니다.
시뮬레이션의 결과는 두 별의 자기장이 어떻게 발생하는지, 그리고 서로 다른 기울기 각도가 어떻게 영향을 미치는지를 성공적으로 보여주었습니다. 특히, 더 기울어진 별의 자기장에서 발견된 가스의 축적은 자기장을 왜곡시켜 태양보다 더 강력한 항성풍과 플레어를 생성할 수 있는 불안정하고 활동적인 장을 형성할 가능성이 있음을 시사했습니다.
이번 연구의 성공은 팀이 PSC의 Bridges-2 슈퍼컴퓨터와 같은 고성능 컴퓨팅 자원에 접근할 수 있었기 때문에 가능했습니다. Asif ud-Doula 박사는 이와 같은 연구가 없었다면 이루어지기 어려웠을 것이라고 언급했습니다. 연구팀은 향후 이러한 결과를 활용하여 자기권 변화를 예측하고, 더 극단적인 경사각을 가진 별들에 대한 추가 연구를 계획하고 있습니다. 이 연구는 별과 태양의 복잡한 자기장에 대한 이해를 높이는 데 중요한 기여를 할 것으로 기대됩니다.
