Científicos de la NASA crean chorros de agujeros negros con una supercomputadora

Usando el Centro de Simulación Climática (NCCS) de la NASA, los científicos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA realizaron 100 simulaciones explorando chorros, haces estrechos de partículas energéticas, que emergen a velocidades cercanas a la luz de los agujeros negros supermasivos. Estos gigantes se asientan en el centro de las galaxias formadoras de estrellas activas como nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y pueden pesar entre millones y miles de millones de veces la masa del sol.

Como los chorros y los vientos soplan desde estos núcleos galácticos activos (AGN), «regulan el gas en el centro de la galaxia y afectan cosas como la tasa de formación de estrellas y cómo el gas se mezcla con el entorno galáctico circundante», explicó el líder del estudio Ryan Tanner, becario postdoctoral en X- de la NASA. Laboratorio Ray Goddard de Astrofísica.

«Para nuestras simulaciones, nos enfocamos en los chorros de baja luminosidad menos estudiados y cómo determinan la evolución de sus galaxias anfitrionas». dijo Táner. Colaboró ​​con la astrofísica del Laboratorio de Astrofísica de Rayos X, Kimberly Weaver, en el estudio computacional, que aparece en El diario astronómico.

La evidencia de avistamientos de aviones y otras salidas de AGN provino por primera vez de radiotelescopios y más tarde los telescopios de rayos X de la NASA y la Agencia Espacial Europea. Durante los últimos 30 a 40 años, los astrónomos, incluido Weaver, han elaborado una explicación de su origen al vincular las observaciones ópticas, de radio, ultravioleta y de rayos X (ver la siguiente imagen a continuación).

«Los chorros de alta luminosidad son más fáciles de encontrar porque crean estructuras masivas que se pueden ver en las observaciones de radio», explicó Tanner. «Los chorros tenues son difíciles de estudiar por observación, por lo que la comunidad astronómica no los entiende tan bien».

Introduzca simulaciones compatibles con las supercomputadoras de la NASA. Para condiciones iniciales realistas, Tanner y Weaver utilizaron la masa total de una galaxia hipotética del tamaño de la Vía Láctea. Para el suministro de gas y otras propiedades de AGN, buscaron una espiral galaxias como NGC 1386, NGC 3079 y NGC 4945.

Tanner modificó el código de hidrodinámica astrofísica de Athena para explorar los impactos de los chorros y el gas entre sí a lo largo de 26.000 años luz de espacio, o aproximadamente la mitad del radio de la Vía Láctea. Del conjunto completo de 100 simulaciones, el equipo seleccionó 19, que consumieron 800 000 horas de núcleo en la supercomputadora NCCS Discover, para su publicación.

«Poder usar los recursos de supercomputación de la NASA nos permitió explorar un espacio de parámetros mucho más grande que si tuviéramos que usar recursos más modestos», dijo Tanner. «Condujo a descubrir relaciones importantes que no podíamos descubrir con un alcance más limitado».

Las simulaciones revelaron dos propiedades principales de los chorros con poca luz:

• Interactúan con su galaxia anfitriona mucho más que los chorros de alta luminosidad.
• Afectan y son afectados por el medio interestelar en la galaxia, dando lugar a una mayor variedad de formas que la alta luminosidad. chorros.

«Hemos demostrado el método por el cual AGN impacta su galaxia y crea el características físicascomo golpes en el medio interestelar, que hemos estado observando durante unos 30 años», dijo Weaver. “Estos resultados se comparan bien con las observaciones ópticas y de rayos X. Me sorprendió lo bien que la teoría coincide con las observaciones y responde preguntas de larga data que tengo sobre AGN que he estudiado como estudiante de posgrado, ¡como NGC 1386! Y ahora podemos expandirnos a muestras más grandes».