NASA bilim adamları süper bilgisayarla kara delik jetleri yaratıyor

NASA İklim Simülasyonu Merkezi’nden (NCCS) yararlanan NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi bilim adamları, süper kütleli kara deliklerden neredeyse ışık hızında çıkan jetleri (enerjili parçacıkların dar huzmeleri) keşfetmek için 100 simülasyon yürüttü. Bu devler, kendi Samanyolu galaksimiz gibi aktif, yıldız oluşturan galaksilerin merkezlerinde yer alır ve güneşin kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı ağırlığında olabilir.

Çalışma lideri, bu aktif galaktik çekirdeklerden (AGN) dışarı akan jetler ve rüzgarlar “galaksinin merkezindeki gazı düzenler ve yıldız oluşum hızı ve gazın çevreleyen galaktik ortamla nasıl karıştığı gibi şeyleri etkiler” dedi. Ryan Tanner, NASA Goddard’ın X-ışını Astrofizik Laboratuvarı’nda postdoc.

“Simülasyonlarımız için, daha az çalışılmış, düşük parlaklığa sahip jetlere ve ev sahibi galaksilerin evrimini nasıl belirlediklerine odaklandık.” dedi Taner. X-ışını Astrofizik Laboratuvarı astrofizikçisi Kimberly Weaver ile hesaplamalı çalışmada işbirliği yaptı. Astronomi Dergisi.

Jetler ve diğer AGN çıkışları için gözlemsel kanıtlar ilk önce radyo teleskoplarından ve daha sonra NASA ve Avrupa Uzay Ajansı X-ışını teleskoplarından geldi. Geçtiğimiz 30 ila 40 yılda, Weaver dahil astronomlar, optik, radyo, ultraviyole ve X-ışını gözlemlerini birleştirerek kökenlerinin açıklamasını bir araya getirdiler (aşağıdaki sonraki resme bakın).

Tanner, “Yüksek parlaklığa sahip jetleri bulmak daha kolay çünkü radyo gözlemlerinde görülebilen devasa yapılar oluşturuyorlar” dedi. “Düşük parlaklıktaki jetleri gözlemsel olarak incelemek zordur, bu nedenle astronomi topluluğu da onları anlamıyor.”

NASA süper bilgisayar özellikli simülasyonlara girin. Gerçekçi başlangıç ​​koşulları için Tanner ve Weaver, Samanyolu büyüklüğünde varsayımsal bir galaksinin toplam kütlesini kullandılar. Gaz dağılımı ve diğer AGN özellikleri için NGC 1386, NGC 3079 ve NGC 4945 gibi sarmal gökadalara baktılar.

Tanner, Samanyolu’nun yaklaşık yarıçapı olan 26.000 ışıkyılı uzay boyunca jetlerin ve gazın birbirleri üzerindeki etkilerini keşfetmek için Athena astrofiziksel hidrodinamik kodunu değiştirdi. Ekip, 100 simülasyonun tamamı arasından yayınlanmak üzere 19 tanesini (NCCS Discover süper bilgisayarında 800.000 çekirdek saat tüketti) seçti.

Tanner, “NASA süper bilgi işlem kaynaklarını kullanabilmek, daha mütevazı kaynaklar kullanmamız gerektiğinden çok daha büyük bir parametre alanını keşfetmemizi sağladı.” Dedi. “Bu, daha sınırlı bir kapsamda keşfedemeyeceğimiz önemli ilişkilerin ortaya çıkarılmasına yol açtı.”

Simülasyonlar, düşük parlaklıktaki jetlerin iki ana özelliğini ortaya çıkardı:

• Ev sahibi galaksileriyle yüksek parlaklıktaki jetlerden çok daha fazla etkileşime giriyorlar.
• Galaksi içindeki yıldızlararası ortamı hem etkiler hem de ondan etkilenirler, bu da yüksek parlaklıktaki jetlerden daha fazla şekil çeşitliliğine yol açar.

Weaver, “AGN’nin galaksisini etkilediği ve yaklaşık 30 yıldır gözlemlediğimiz yıldızlararası ortamdaki şoklar gibi fiziksel özellikleri yarattığı yöntemi gösterdik.” Dedi. “Bu sonuçlar, optik ve X-ışını gözlemleriyle iyi bir şekilde karşılaştırılıyor. Teorinin gözlemlerle ne kadar iyi eşleştiğine ve NGC 1386 gibi bir yüksek lisans öğrencisi olarak çalıştığım AGN hakkında uzun zamandır sahip olduğum soruları ele aldığına şaşırdım! Ve şimdi daha geniş bir alana genişletebiliriz. örnekler.”