Ilmuwan NASA membuat jet lubang hitam dengan superkomputer

Memanfaatkan Pusat Simulasi Iklim NASA (NCCS), para ilmuwan di Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA menjalankan 100 simulasi untuk mendeteksi jet – pita sempit partikel energik – yang muncul hampir dengan kecepatan cahaya dari lubang hitam supermasif. Terletak di pusat galaksi pembentuk bintang aktif seperti Bima Sakti kita, planet raksasa ini dapat memiliki berat jutaan hingga milyaran kali massa Matahari.

Jet dan angin juga mengalir dari ini inti galaksi aktif (AGN), mereka “mengatur gas di pusat galaksi dan memengaruhi hal-hal seperti laju pembentukan bintang dan bagaimana gas bercampur dengan lingkungan galaksi di sekitarnya,” jelas pemimpin studi Ryan Tanner, seorang peneliti postdoctoral di sinar-X NASA. Laboratorium Astrofisika.

“Untuk simulasi kami, kami fokus pada jet kecerahan rendah yang kurang dipelajari, dan bagaimana mereka menentukan evolusi galaksi induk.” kata Tanner. Dia berkolaborasi dengan ahli astrofisika laboratorium sinar-X Kimberly Weaver pada studi komputasi, yang muncul di Jurnal Astronomi.

Bukti pengamatan untuk jet dan arus keluar AGN lainnya datang pertama kali teleskop radio dan kemudian teleskop sinar-X NASA dan Badan Antariksa Eropa. Selama 30 hingga 40 tahun terakhir, para astronom termasuk Weaver telah menyusun penjelasan tentang asal usul mereka dengan menghubungkan pengamatan optik, radio, ultraviolet, dan sinar-X (lihat gambar berikutnya di bawah).

“Jet dengan kecerahan tinggi lebih mudah ditemukan karena menciptakan struktur masif yang dapat dilihat dalam pengamatan radio,” jelas Tanner. “Jet dengan kecerahan rendah merupakan tantangan untuk dipelajari dengan observasi, sehingga komunitas astronomi juga tidak memahaminya.”

Masukkan simulasi yang didukung oleh superkomputer NASA. Untuk kondisi awal yang realistis, Tanner Weaver menggunakan massa total galaksi hipotetis seukuran Bima Sakti. Untuk distribusi gas dan sifat inti galaksi aktif lainnya, mereka melihat ke spiral galaksi Seperti NGC 1386, NGC 3079, dan NGC 4945.

Tanner memodifikasi Kode astrofisika Athena Hydro untuk mengeksplorasi efek jet dan gas satu sama lain di ruang 26.000 tahun cahaya, sekitar setengah radius Bima Sakti. Dari set lengkap 100 simulasi, tim memilih 19 — yang menghabiskan 800.000 jam kerja di superkomputer NCCS Discover — untuk diterapkan.

“Mampu menggunakan sumber daya superkomputer NASA telah memungkinkan kami menjelajahi ruang parameter yang jauh lebih besar daripada jika kami harus menggunakan sumber daya yang lebih sederhana,” kata Tanner. “Ini mengungkapkan hubungan penting yang tidak dapat kami deteksi dalam skala terbatas.”

Simulasi mengungkapkan dua karakteristik utama dari bidang dengan kecerahan rendah:

• Mereka berinteraksi dengan galaksi induknya lebih dari sekadar jet kecerahan tinggi.
• Keduanya memengaruhi dan dipengaruhi oleh medium antarbintang di dalam galaksi, menghasilkan keragaman bentuk yang lebih besar daripada tokoh-tokoh terkenal. Pesawat.

“Kami telah menunjukkan cara AGN memengaruhi dan menciptakan galaksi properti fisikseperti kejutan di media antarbintang, yang kami perhatikan sekitar 30 tahun lalu,” kata Weaver. Hasil ini sebanding dengan pengamatan visual dan sinar-X. Saya terkejut betapa cocoknya teori ini dengan pengamatan dan menjawab pertanyaan lama yang saya miliki tentang inti sel hidup yang saya pelajari sebagai mahasiswa pascasarjana, seperti NGC 1386! Sekarang kami dapat memperluas ke sampel yang lebih besar. ”