Астрономы на суперкомпьютере моделировали джеты, вылетающие из центров галактик
На суперкомпьютере Центра моделирования климата NASA (NCCS) ученые Центра космических полетов имени Годдарда провели 100 сеансов симуляций джетов. Ученые исследовали узкие пучки высокоэнергетичных частиц, которые вылетают почти со скоростью света из галактических ядер, где находятся сверхмассивные черные дыры. Масса таких черных дыр достигает миллионов или даже миллиардов масс Солнца. Они находятся в центрах активных звездообразующих галактик. К таким галактикам относится и наш Млечный Путь.
Поскольку джеты исходят из этих активных галактических ядер, они «регулируют распределение газа в центре галактики и влияют на скорость звездообразования», — пояснил ведущий автор работы Райан Таннер. — «В наших моделях мы сосредоточились на менее изученных джетах с низкой светимостью и на том, как такие джеты влияют на эволюцию своих родительских галактик».
Джеты
Первые наблюдения джетов из центров галактик поступали от радиотелескопов и рентгеновских телескопов NASA и ЕSA. За последние 30-40 лет астрономы собрали объяснения их происхождения, объединив оптические, радио, ультрафиолетовые и рентгеновские наблюдения.
«Джеты высокой светимости легче найти, потому что они создают массивные структуры, которые можно увидеть в радионаблюдениях», — говорит Таннер. — «Джеты с низкой светимостью сложно изучать с помощью наблюдений, поэтому астрономическое сообщество хуже понимает их природу».
Для реалистичного моделирования начальных условий астрономы взяли гипотетическую галактику размером с Млечный Путь. Для распределения газа и описания галактического ядра, астрономы моделировали условия спиральных галактик, таких как NGC 1386, NGC 3079 и NGC 4945.
Из 100 проведенных симуляций команда выбрала для публикации 19, на которые ушло 800 000 часов работы процессоров суперкомпьютера NCCS Discover.
Два основных свойства джетов низкой светимости
Моделирование позволило астрономам выявить основные отличия джетов низкой светимости от высокоэнергетичных джетов.
Джеты низкой светимости взаимодействуют с галактикой-хозяином гораздо сильнее, они сильнее влияют на межзвездную среду внутри галактики и сами находятся под ее влиянием.
«Мы продемонстрировали, как ядро воздействует на свою галактику и создает физические особенности, такие как толчки в межзвездной среде, которые мы наблюдаем уже 30 лет», — говорит соавтор работы Кимберли Уивер. — «Эти результаты хорошо согласуются с оптическими и рентгеновскими наблюдениями. Даже удивительно, насколько точно теория соответствует наблюдениям и отвечает на давние вопросы о центрах галактик, например, NGC 1386».
Джеты, вырывающиеся из центров галактик, — одно из красивейших и мощнейших событий во Вселенной