المجال المغناطيسي في البلازما يشبه غشاء الصابون المشدود: الضغط الداخلي يسعى إلى توسيعه، بينما التوتر السطحي يسعى إلى شده، مما يمنحه شكلاً مستقراً. في البلازما، تلعب القوى المغناطيسية هذا الدور: الضغط المغناطيسي والتوتر المغناطيسي يوازن أحدهما الآخر، مما يخلق توازناً هشاً. يصف هذا التوازن معادلة غراد-شافرانوف (Grad-Shafranov equation) — علاقة أساسية اشتُقت أصلاً من أجل التوكاماك (tokamak)، وهي منشآت تجريبية تُحتجز فيها البلازما شديدة الحرارة بمجالات مغناطيسية قوية، لإعادة إنتاج ظروف قريبة من باطن النجوم. لكن سرعان ما تبيّن أن نطاق تطبيقها أوسع بكثير: تخضع لهذه المعادلة الغلاف المغناطيسي للنجوم النيوترونية النجم النيوتروني، وهالات الشمس الشمس، وحتى البنى البلازمية في محيط الثقوب السوداء الثقب الأسود.
كانت المشكلة أن لكل جسم فلكي كان لا بد من اشتقاق المعادلة من جديد، مكيّفةً إياها مع الظروف الخاصة به. الآن، وجد العلماء شكلاً معمماً يعمل بشكل عالمي. ولتحقيق ذلك، استخدموا أدوات الهندسة التفاضلية — الرياضيات التي لا تتعامل مع الأرقام بل مع الخطوط والأسطح وانحنائها؛ هذا الانتقال يشبه الانتقال من النغمات الفردية إلى الأوتار المتكاملة. للحصول على وصف نظام معين، يكفي تعويض المعلمات الهندسية المناسبة في المعادلة المعممة. والأكثر إثارة للدهشة: أن الصيغة النهائية تبين أنها هندسية بحتة. فهي لا تعتمد على نوع البلازما أو خصائصها الفيزيائية — وكأنها مخطط عالمي تطبع الطبيعة بموجبه الأنماط المغناطيسية على المقاييس الكونية.
معادلة غراد-شافرانوف، التي وُضعت لمفاعلات الاندماج النووي، تتحكم أيضاً في الدرع المغناطيسي للأرض الذي يحمينا من الرياح الشمسية.
في فيلم «إنترستيلار»، استند تصور الثقب الأسود غارغانتوا إلى هذه المعادلة: قرص التراكم الخاص به يتوهج بفضل المجالات المغناطيسية المحسوبة وفقاً لغراد-شافرانوف.