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

Los primeros radiotelescopios y más tarde los telescopios de rayos X operados por la NASA y la Agencia Espacial Europea proporcionaron evidencia de observación de chorros y otras corrientes AGN. Los astrónomos, incluido Weaver, han inventado una explicación de su génesis en los últimos 30 a 40 años al vincular evidencia óptica, de radio, ultravioleta y de rayos X.

Debido a las enormes estructuras que producen, los chorros de alta luminosidad son más fáciles de localizar en mediciones de radio. Dado que los chorros con poca luz son difíciles de observar, la comunidad astronómica debe comprenderlos completamente.

Al usar el NASA Center for Climate Simulation (NCCS), los científicos del Goddard Space Flight Center de la NASA realizaron 100 simulaciones explorando chorros que emergen cerca de la velocidad de la luz de los agujeros negros supermasivos.

El líder del estudio Ryan Tanner, becario postdoctoral en el Laboratorio de Astrofísica de Rayos X Goddard de la NASA, dijo: «A medida que los chorros y los vientos escapan de estos núcleos galácticos activos (AGN), regulan el gas en el centro de la galaxia y afectan cosas como el formación estelar velocidad y cómo el gas se mezcla con el entorno galáctico circundante.

«Nuestras simulaciones se centraron en chorros de baja luminosidad menos estudiados y cómo determinan la evolución de sus galaxias anfitrionas».

Introduzca simulaciones compatibles con las supercomputadoras de la NASA. Los científicos utilizaron la masa total de una galaxia hipotética del tamaño de la vía Láctea para crear condiciones iniciales realistas. Estudiaron galaxias espirales como NGC 1386, NGC 3079 y NGC 4945 para determinar la distribución de gas y otras características AGN.

Más tarde, los científicos modificaron el código de la hidrodinámica astrofísica 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.

Tanner dijo, «Usar los recursos de supercomputación de la NASA nos permitió explorar un espacio de parámetros mucho más grande que si usáramos recursos más modestos. Esto llevó al descubrimiento de relaciones importantes que no podríamos descubrir con un alcance más limitado.

Las simulaciones revelaron dos propiedades importantes 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 de la galaxia, dando lugar a una mayor variedad de formas que los chorros de alta luminosidad.

Kimberly Weaver, astrofísica del Laboratorio de Astrofísica de Rayos X ha dicho, «Hemos demostrado el método por el cual AGN impacta su galaxia y crea las características físicas, tales como choques en el medio interestelar, que hemos estado observando durante unos 30 años. 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 antiguas sobre AGN que estudié como estudiante de posgrado, ¡como NGC 1386! Y ahora podemos expandirnos a muestras más grandes.

Referencia de la revista:

1. Ryan Tanner et al., Morfología de flujo galáctico impulsada por AGN y simulaciones de contenido, El diario astronómico (2022). YO: 10.3847/1538-3881/ac4d23