Đầu tiên, kính thiên văn vô tuyến và sau đó là kính thiên văn tia X do NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu vận hành đã cung cấp bằng chứng quan sát về các tia phản lực và các dòng chảy ra AGN khác. Các nhà thiên văn học, bao gồm cả Weaver, đã đưa ra lời giải thích cho nguồn gốc của chúng trong suốt 30 đến 40 năm qua bằng cách liên kết các bằng chứng quang học, vô tuyến, tia cực tím và tia X với nhau.
Do cấu trúc khổng lồ mà chúng tạo ra, các tia có độ sáng cao dễ dàng được xác định hơn trong các phép đo vô tuyến. Vì các tia có độ sáng thấp rất khó quan sát nên cộng đồng thiên văn học phải hiểu đầy đủ về chúng.
Sử dụng NASA Trung tâm Mô phỏng Khí hậu (NCCS), các nhà khoa học từ Trung tâm Bay Không gian Goddard của NASA đã chạy 100 mô phỏng khám phá các tia phun ra với tốc độ gần như ánh sáng từ các lỗ đen siêu lớn.
Trưởng nhóm nghiên cứu Ryan Tanner, một postdoc trong Phòng thí nghiệm Vật lý thiên văn tia X của NASA Goddard, cho biết: “Khi các tia và gió chảy ra từ các hạt nhân thiên hà đang hoạt động (AGN), chúng điều chỉnh khí ở trung tâm thiên hà và ảnh hưởng đến những thứ như sự hình thành sao tốc độ và cách khí trộn lẫn với môi trường thiên hà xung quanh.”
“Các mô phỏng của chúng tôi tập trung vào các tia có độ sáng thấp, ít được nghiên cứu và cách chúng xác định sự tiến hóa của các thiên hà chủ của chúng.”
Nhập các mô phỏng hỗ trợ siêu máy tính của NASA. Các nhà khoa học sử dụng tổng khối lượng của một thiên hà giả định có kích thước bằng dãi ngân Hà để tạo điều kiện khởi đầu thực tế. Họ nghiên cứu các thiên hà xoắn ốc như NGC 1386, NGC 3079 và NGC 4945 để xác định sự phân bố khí và các đặc điểm AGN khác.
Sau đó, các nhà khoa học đã sửa đổi mã thủy động lực học vật lý thiên văn để khám phá tác động của các tia và khí lên nhau trong không gian 26,000 năm ánh sáng, khoảng một nửa bán kính của Dải Ngân hà. Từ bộ 100 mô phỏng đầy đủ, nhóm đã chọn 19 mô phỏng—ngốn 800,000 giờ cốt lõi trên siêu máy tính NCCS Discover—để xuất bản.
Tanner đã nói: “Việc sử dụng tài nguyên siêu máy tính của NASA cho phép chúng tôi khám phá không gian tham số lớn hơn nhiều so với việc chúng tôi phải sử dụng những tài nguyên khiêm tốn hơn. Điều này dẫn đến việc phát hiện ra những mối quan hệ quan trọng mà chúng tôi không thể khám phá được ở phạm vi hạn chế hơn.”
Các mô phỏng đã phát hiện ra hai đặc tính quan trọng của tia có độ sáng thấp:
- Chúng tương tác với thiên hà chủ của chúng nhiều hơn so với các tia có độ sáng cao.
- Chúng đều tác động và bị ảnh hưởng bởi môi trường giữa các vì sao trong thiên hà, dẫn đến sự đa dạng về hình dạng hơn so với các tia có độ sáng cao.
Phòng thí nghiệm vật lý thiên văn tia X Nhà vật lý thiên văn Kimberly Weaver nói, “Chúng tôi đã chứng minh phương pháp mà AGN tác động đến thiên hà của nó và tạo ra các đặc điểm vật lý, chẳng hạn như các cú sốc trong thiên hà. môi trường giữa các vì sao, mà chúng tôi đã quan sát được trong khoảng 30 năm. Những kết quả này so sánh tốt với các quan sát quang học và tia X. Tôi rất ngạc nhiên về mức độ phù hợp của lý thuyết này với các quan sát và giải quyết các câu hỏi lâu đời về AGN mà tôi đã nghiên cứu khi còn là nghiên cứu sinh, chẳng hạn như NGC 1386! Và bây giờ chúng tôi có thể mở rộng sang các mẫu lớn hơn.”
Tạp chí tham khảo:
- Ryan Tanner và cộng sự, Mô phỏng nội dung và hình thái dòng chảy thiên hà do AGN điều khiển, Tạp chí Thiên văn (Năm 2022). DOI: 10.3847/1538-3881/ac4d23
