Aprovechando el Centro de Simulación Climática de la NASA (NCCS), los científicos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA realizaron 100 simulaciones explorando chorros, haces estrechos de partículas energéticas, que emergen a casi la velocidad de la luz de los agujeros negros supermasivos. Estos gigantes se asientan en los centros de galaxias activas que forman estrellas, como nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y pueden pesar entre millones y miles de millones de veces la masa del Sol.
A medida que los chorros y los vientos salen de 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, un postdoctorado en el Laboratorio de Astrofísica de Rayos X de la NASA Goddard.
“Para nuestras simulaciones, nos enfocamos en chorros de baja luminosidad menos estudiados y cómo determinan la evolución de sus galaxias anfitrionas”. Tanner dijo. Colaboró con la astrofísica del Laboratorio de Astrofísica de Rayos X, Kimberly Weaver, en el estudio computacional, que aparece en The Astronomical Journal.
La evidencia observacional de chorros y otras salidas de AGN provino primero de radiotelescopios y luego de telescopios de rayos X de la NASA y la Agencia Espacial Europea. En los últimos 30 a 40 años, los astrónomos, incluido Weaver, han elaborado una explicación de su origen al conectar 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 de baja luminosidad son difíciles de estudiar de forma observacional, por lo que la comunidad astronómica no los entiende tan bien”.
Ingrese a las simulaciones habilitadas por supercomputadoras de la NASA. Para condiciones iniciales realistas, Tanner y Weaver usaron la masa total de una galaxia hipotética del tamaño de la Vía Láctea. Para la distribución de gas y otras propiedades de AGN, buscaron galaxias espirales 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, 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. “Esto llevó a descubrir relaciones importantes que no pudimos descubrir con un alcance más limitado”.
Las simulaciones descubrieron dos propiedades principales de los chorros de baja luminosidad:
- Interactúan con su galaxia anfitriona mucho más que los chorros de alta luminosidad.
- Ambos afectan y son afectados por el medio interestelar dentro de la galaxia, lo que lleva a una mayor variedad de formas que los chorros de alta luminosidad.
“Hemos demostrado el método por el cual el AGN impacta su galaxia y crea las características físicas, como los choques en el medio interestelar, que hemos observado 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 aborda las preguntas de larga data que tenía sobre AGN que estudié como estudiante de posgrado, ¡como NGC 1386! Y ahora podemos ampliar a más muestras”.
Con información de The Astrophysical Journal
