دانشمندان ناسا با ابررایانه جت های سیاهچاله می سازند

ابتدا تلسکوپ‌های رادیویی و سپس تلسکوپ‌های اشعه ایکس که توسط ناسا و آژانس فضایی اروپا کار می‌کردند شواهد رصدی برای جت‌ها و دیگر جریان‌های خروجی AGN ارائه کردند. ستاره شناسان، از جمله ویور، توضیحی برای پیدایش خود در طی 30 تا 40 سال گذشته با پیوند دادن شواهد نوری، رادیویی، فرابنفش و اشعه ایکس به هم داده اند.

جت‌های با درخشندگی بالا به دلیل ساختارهای عظیمی که تولید می‌کنند، در اندازه‌گیری‌های رادیویی راحت‌تر می‌توان مکان‌یابی کرد. از آنجایی که رصد جت های کم درخشندگی دشوار است، جامعه نجوم باید آنها را کاملاً درک کند.

با استفاده از ناسا مرکز شبیه سازی آب و هوا (NCCS)، دانشمندان مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا 100 شبیه سازی را برای کاوش انجام دادند. جت هایی که با سرعت تقریباً نور از سیاهچاله های کلان پرجرم بیرون می آیند.

رایان تانر، سرپرست مطالعه، فوق دکترای آزمایشگاه اخترفیزیک اشعه ایکس ناسا گودارد، گفت: همانطور که جت ها و بادها از این هسته های فعال کهکشانی (AGN) خارج می شوند، گاز را در مرکز کهکشان تنظیم می کنند و بر چیزهایی مانند تشکیل ستاره سرعت و نحوه ترکیب گاز با محیط کهکشانی اطراف."

“Our simulations focused on less-studied, low-luminosity jets and how they determine the evolution of their host galaxies.”

شبیه‌سازی‌های مجهز به ابررایانه‌های ناسا را ​​وارد کنید. دانشمندان از مجموع جرم یک کهکشان فرضی به اندازه ی کهکشان استفاده کردند راه شیری برای ایجاد شرایط شروع واقعی آنها کهکشان های مارپیچی مانند NGC 1386، NGC 3079 و NGC 4945 را برای تعیین توزیع گاز و سایر ویژگی های AGN مورد مطالعه قرار دادند.

بعدها، دانشمندان کد هیدرودینامیک اخترفیزیکی را تغییر دادند تا تأثیرات جت‌ها و گازها بر یکدیگر را در 26,000 سال نوری فضا، تقریباً نصف شعاع کهکشان راه شیری، بررسی کنند. از مجموعه کامل 100 شبیه‌سازی، تیم 19 شبیه‌سازی را برای انتشار انتخاب کرد که 800,000 ساعت هسته در ابررایانه NCCS Discover مصرف می‌کرد.

تانر گفت استفاده از منابع ابر محاسباتی ناسا به ما این امکان را می‌دهد تا فضای پارامتری بسیار بزرگ‌تری نسبت به زمانی که مجبور به استفاده از منابع کم‌تر بودیم را کشف کنیم. این منجر به کشف روابط مهمی شد که نمی توانستیم با دامنه محدودتری کشف کنیم."

شبیه‌سازی‌ها دو ویژگی مهم جت‌های با درخشندگی کم را نشان دادند:

• آنها با کهکشان میزبان خود بسیار بیشتر از جت های با درخشندگی بالا تعامل دارند.
• آنها هر دو بر محیط بین ستاره ای در کهکشان تأثیر می گذارند و تحت تأثیر قرار می گیرند، که منجر به شکل های متنوع تری نسبت به جت های با درخشندگی بالا می شود.

کیمبرلی ویور، اخترفیزیکدان آزمایشگاه اخترفیزیک اشعه ایکس گفت:, “We have demonstrated the method by which the AGN impacts its galaxy and creates the physical features, such as shocks in the محیط بین ستاره ای، که ما حدود 30 سال است که مشاهده کرده ایم. این نتایج به خوبی با مشاهدات نوری و اشعه ایکس مقایسه می شود. من از اینکه چقدر این تئوری با مشاهدات مطابقت دارد و به سؤالات قدیمی در مورد AGN که من به عنوان دانشجوی فارغ التحصیل مطالعه کردم، مانند NGC 1386 پاسخ می دهد، شگفت زده شدم! و اکنون می‌توانیم نمونه‌های بزرگ‌تر را گسترش دهیم.»

مرجع مجله:

1. رایان تانر و همکاران، شبیه‌سازی ریخت‌شناسی و محتوای خروجی کهکشانی مبتنی بر AGN، مجله نجوم (2022) DOI: 10.3847/1538-3881/ac4d23