Nya simuleringar som delvis utförts på superdatorn ATERUI II i Japan har funnit att anledningen till att joner existerar vid högre temperaturer än elektroner i rymdplasma beror på att de bättre kan absorbera energi från kompressionsturbulenta fluktuationer i plasman. Dessa fynd har viktiga implikationer för att förstå observationer av olika astronomiska objekt, såsom bilderna av ackretionsskivan och skuggan av det supermassiva svarta hålet M87 som fångats av Event Horizon-teleskopet.

Förutom de tre normala materiantillstånden (fast, flytande, och gas) som vi ser omkring oss varje dag, det finns ett ytterligare tillstånd som kallas plasma som endast existerar vid höga temperaturer. Under dessa omständigheter, elektroner separeras från sina moderatomer och lämnar efter sig positivt laddade joner. I rymdplasma kolliderar elektroner och joner sällan med varandra, vilket innebär att de kan samexistera under olika förhållanden, som vid olika temperaturer. Dock, det finns ingen uppenbar anledning till att de ska ha olika temperaturer om inte någon kraft påverkar dem annorlunda. Så varför joner vanligtvis är hetare än elektroner i rymdplasma har länge varit ett mysterium.

Ett sätt att värma plasma är genom turbulens. Kaotiska fluktuationer i turbulens blandas smidigt med partiklar, och sedan omvandlas deras energi till värme. För att bestämma rollerna för olika typer av fluktuationer vid plasmauppvärmning, ett internationellt team ledd av Yohei Kawazura vid Tohoku University i Japan utförde världens första simuleringar av rymdplasma inklusive två typer av fluktuationer, tvärgående svängningar av magnetfältslinjer och längsgående trycksvängningar. De använde ickelinjära hybridgyrokinetiska simuleringar som är särskilt bra på att modellera långsamma fluktuationer. Dessa simuleringar utfördes på flera superdatorer, inklusive ATERUI II vid National Astronomical Observatory of Japan.

Resultaten visade att de longitudinella fluktuationerna gärna blandas med joner men lämnar elektroner. Å andra sidan kan de tvärgående fluktuationerna blandas med både joner och elektroner. "Förvånande, de longitudinella fluktuationerna är kräsna om partnerarten att blanda med, " säger Kawazura. Detta är ett nyckelresultat för att förstå förhållandet jon till elektronuppvärmning i plasma som observeras i rymden, sådär runt det supermassiva svarta hålet i Galaxy M87.