دانشمندان ناسا از ابررایانه Discover برای ایجاد جت های سیاه چاله استفاده می کنند

جت های سیاهچاله شبیه سازی شده می چرخند و از گذشته عبور می کنند در این انیمیشن جت‌ها که حاوی ذرات نزدیک به سرعت نور هستند، به رنگ‌های نارنجی، صورتی و بنفش ظاهر می‌شوند، در حالی که محیط کهکشان – ستارگان و ابرهای گازی – سبز و زرد نشان داده می‌شوند. همانطور که جت های ضعیف در این محیط حرکت می کنند، می توانند منحرف شوند، از هم جدا شوند یا حتی سرکوب شوند. از آنجایی که اخترشناسان برای رصد مستقیم جت‌های ضعیف مشکل دارند، این شبیه‌سازی‌ها آن‌ها را به ویژگی‌های کهکشانی که راحت‌تر شناسایی می‌شوند متصل می‌کنند. اعتبار: مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا/R. Tanner و K. Weaver” data-gt-translate-attributes=”[{” ویژگی”:”data-cmtooltip”, “format”:”html”}]”>ناسا دانشمندان مرکز پرواز فضایی گودارد 100 شبیه سازی پیچیده را برای کاوش جت ها انجام دادند – پرتوهای باریک پرانرژی ذرات – که با سرعت تقریباً نور از سیاهچاله‌های بزرگ بیرون می‌آیند. این غول‌ها در مراکز کهکشان‌های فعال و ستاره‌ساز مانند کهکشان راه شیری، و می تواند میلیون ها وزن داشته باشد به جرم میلیاردها برابر خورشید. برای انجام شبیه‌سازی‌های بسیار پیچیده، دانشمندان از ابررایانه Discover در مرکز شبیه‌سازی آب و هوای ناسا (NCCS) استفاده کردند.همانطور که جت‌ها و بادها از این هسته های فعال کهکشانی (AGN)، آنها “گاز را در مرکز کهکشان تنظیم می کنند و چیزهایی مانند سرعت تشکیل ستاره و نحوه گاز را تحت تاثیر قرار می دهند. با محیط کهکشانی اطراف مخلوط می‌شود.» رایان تانر، سرپرست این مطالعه، یک فوق دکتر در آزمایشگاه اخترفیزیک اشعه ایکس ناسا گودارد توضیح داد.شبیه‌سازی‌های جدید انجام شد در مرکز شبیه‌سازی آب و هوای ناسا (NCCS) ابررایانه کشف نشان می‌دهد که چگونه جت‌های ضعیف‌تر و کم درخشندگی توسط هیولای کهکشانی تولید شده است سیاهچاله با محیط کهکشانی خود تعامل دارد. از آنجا که تشخیص این جت ها دشوارتر است، شبیه سازی ها به اخترشناسان کمک می کند تا این برهمکنش ها را به ویژگی هایی که می توانند مشاهده کنند مرتبط کنند، مانند موارد مختلف. حرکات گاز و انتشارات نوری و اشعه ایکس. اعتبار: مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا“ برای شبیه‌سازی‌هایمان، ما بر روی جت‌های کمتر مطالعه‌شده و کم درخشندگی و چگونگی تعیین تکامل کهکشان‌های میزبانشان تمرکز کردیم. امسال در The Astronomical Journal.شواهد رصدی برای جت ها و دیگر جریان های خروجی AGN ابتدا ج آمی از تلسکوپ های رادیویی و بعدها ناسا و تلسکوپ های اشعه ایکس آژانس فضایی اروپا. طی 30 تا 40 سال گذشته، اخترشناسان از جمله ویور توضیحی درباره منشأ آنها با اتصال مشاهدات نوری، رادیویی، فرابنفش و اشعه ایکس گردآوری کرده‌اند (تصویر بعدی را در زیر ببینید).این تصاویر نشان می دهد تنوع جت های سیاهچاله سمت چپ: NGC 1068، یکی از نزدیک‌ترین و درخشان‌ترین کهکشان‌ها (سبز و قرمز) با یک سیاه‌چاله کلان پرجرم که به سرعت در حال رشد است، یک جت (آبی) بسیار کوچک‌تر از خود کهکشان نیرو می‌دهد. اعتبار: NASA/CXC/MIT/C.C.Canizares، D.Evans و همکاران. (اشعه ایکس)؛ NASA/STScI (نوری)؛ و NSF/NRAO/VLA (رادیو). سمت راست: کهکشانCentaurus A فواره های ذره ای را نشان می دهد که در بالا و پایین صفحه کهکشان امتداد دارند. اعتبار: ESO/WFI (نوری)؛ MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss و همکاران. (زیر میلی متر)؛ و NASA/CXC/CfA/R. کرافت و همکاران (اشعه ایکس)«جت‌های با درخشندگی بالا راحت‌تر یافت می‌شوند زیرا ساختارهای عظیمی را ایجاد می‌کنند که می‌توان آنها را دید. در مشاهدات رادیویی، تانر توضیح داد. جت‌های با درخشندگی کم برای مطالعه رصدی چالش برانگیز هستند، بنابراین جامعه نجوم نیز آنها را درک نمی‌کند.وارد شبیه‌سازی‌های مجهز به ابررایانه ناسا شوید. برای شرایط شروع واقعی، تانر و ویور از جرم کل یک کهکشان فرضی به اندازه کهکشان راه شیری استفاده کردند. . برای توزیع گاز و سایر ویژگی‌های AGN، آنها به کهکشان‌های مارپیچی مانند NGC 1386، NGC 3079 نگاه کردند. ، و NGC 4945.شبیه‌سازی جت سیاه‌چاله بر روی 127232 هسته انجام شد. ابر رایانه را در NCCS کشف کنید. اعتبار: آزمایشگاه تصویر مفهومی مرکز پرواز فضایی گودارد ناساتانر کد هیدرودینامیک اخترفیزیکی آتنا را اصلاح کرد تا تأثیرات جت‌ها و گازها بر یکدیگر را در 26000 سال نوری فضا، تقریباً نصف شعاع کهکشان راه شیری، بررسی کند. از مجموعه کامل 100 شبیه سازی، تیم 19 مورد را انتخاب کرد – که 800000 ساعت هسته را در ابررایانه NCCS Discover مصرف کرد – برای انتشار.”توانایی استفاده از منابع ابر محاسباتی ناسا به ما اجازه داد تا پارامتر بسیار بزرگتری را کشف کنیم. تانر گفت: فضایی نسبت به زمانی که مجبور بودیم از منابع کمتری استفاده کنیم. “این منجر به کشف روابط مهمی شد که نمی توانستیم با دامنه محدودتری کشف کنیم.” نویسندگان این مطالعه رایان تانر و کیمبرلی ویور، محققان آزمایشگاه اخترفیزیک اشعه ایکس ناسا گودارد بودند. اعتبار: ناساشبیه‌سازی‌ها دو ویژگی اصلی جت‌های با درخشندگی کم را کشف کردند:آنها با کهکشان میزبان خود بسیار بیشتر از جت های با درخشندگی بالا تعامل دارند.آنها با کهکشان میزبان خود تعامل دارند. هر دو بر محیط بین ستاره‌ای در کهکشان تأثیر می‌گذارند و تحت تأثیر قرار می‌گیرند، که منجر به شکل‌های متنوع‌تری نسبت به جت‌های با درخشندگی بالا می‌شود.تأثیر: این شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که برهمکنش‌های بین جت‌ها و کهکشان‌های میزبان آن‌ها می‌توانند مناطقی از گسیل‌های نوری و اشعه ایکس و همچنین انواع حرکات گاز مشاهده شده در برخی از هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) را توضیح دهند.«ما این روش را نشان داده‌ایم. ویور گفت که توسط آن AGN بر کهکشان خود تأثیر می گذارد و ویژگی های فیزیکی مانند شوک هایی در محیط بین ستاره ای ایجاد می کند 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 تئوری با مشاهدات مطابقت دارد و به سؤالات طولانی مدتی که در مورد AGN داشتم که به عنوان دانشجوی فارغ التحصیل مطالعه می کردم، مانند NGC 1386، پاسخ می دهد شگفت زده شدم! و اکنون می‌توانیم نمونه‌های بزرگ‌تر را گسترش دهیم.”این تجسم ساختار پیچیده جت یک کهکشان فعال (نارنجی و بنفش) را نشان می دهد که توسط ابرهای مولکولی بین ستاره ای (آبی و سبز) مختل شده است. با جهت گیری جت 30 درجه به سمت صفحه مرکزی کهکشان، تعامل گسترده تر با ستاره های کهکشان و ابرهای گازی باعث شده است که جت به دو قسمت تقسیم شود. اعتبار: تجسم توسط رایان تانر و کیم ویور، ناسا گوداردمرجع: «شبیه‌سازی‌های مورفولوژی و محتوای جریان خروجی کهکشانی مبتنی بر AGN» توسط رایان تانر و کیمبرلی ای ویور، 17 فوریه 2022، The Astronomical Journal.DOI: 10.3847/1538-3881/ac4d23