Seyretmek! Nadir Kuasar Üçlüsü Evrendeki En Büyük Nesneyi Oluşturuyor

Seyretmek! Nadir Kuasar Üçlüsü Evrendeki En Büyük Nesneyi Oluşturuyor
Seyretmek! Nadir Kuasar Üçlüsü Evrendeki En Büyük Nesneyi Oluşturuyor
Ultra Massive Black Hole Simulations

Frontera’daki süper bilgisayar simülasyonları, tüm evrende var olduğu düşünülen en büyük kütleli nesneler olan ultra kütleli kara deliklerin kökenini ortaya koyuyor. Burada gösterilen, Astrid simülasyonunda en büyük kuasar (BH1) ve onun ev sahibi galaksi ortamı etrafında merkezlenmiş kuasar üçlü sistemidir. Kırmızı ve sarı çizgiler, BH1’in referans çerçevesindeki diğer iki kuasarın (BH2 ve BH3) yörüngelerini, birbirlerine spiral olarak girip birleşirken işaretler. Kredi: Yueying Ni ve diğerleri.

TACC’nin Frontera süper bilgisayarında yürütülen devasa bir simülasyon olan ASTRID kozmolojik simülasyonu, çok büyük kütleli kara deliklerin araştırılmasına yardımcı oluyor.{4 }

Ultra kütleli kara delikler, evrendeki en ağır varlıklardır ve bazılarının kütlesi Güneş’in kütlesinin milyonlarca hatta milyarlarca katıdır. Astrofizikçiler, TACC’nin Frontera süper bilgisayarında yürütülen simülasyonlar aracılığıyla, yaklaşık 11 milyar yıl önce oluşan bu devasa kara deliklerin kökeni hakkında fikir edindiler.

“Ultra kütleli kara delikler için olası bir oluşum kanalının, kara delikler olduğunu bulduk. Harvard–Smithsonian Astrofizik Merkezi’nde doktora sonrası araştırmacı olan Yueying Ni, “kozmik öğlen” döneminde meydana gelme olasılığı en yüksek olan devasa galaksilerin aşırı birleşmesinden kaynaklandığını söyledi.

Ni, baş yazardır. The Astrophysical Journal’da yayınlanan ve iç içe geçmiş süper kütleli bir kara deliğe düşen gaz ve tozla aydınlatılan üç galaktik çekirdekli sistem olan üçlü kuasarların birleşmesinden ultra kütleli kara delik oluşumu bulan çalışma.

El ele çalışma. -teleskop verileriyle birlikte hesaplamalı simülasyonlar, astrofizikçilerin yıldızların ve kara delikler gibi egzotik nesnelerin kökenlerine ilişkin eksik parçaları tamamlamasına yardımcı olur.

Bugüne kadarki en büyük kozmolojik simülasyonlardan birinin adı Astrid , C o-Ni tarafından geliştirilmiştir. Bu, galaksi oluşumu simülasyonları alanındaki parçacık veya hafıza yükü açısından en büyük simülasyondur.

“Astrid’in bilimsel amacı, galaksi oluşumu, süper kütleli kara deliklerin birleşmesi ve yeniden iyonlaşmayı incelemektir. kozmik tarih boyunca,” diye açıkladı. Astrid, yüz milyonlarca ışıkyılı boyunca uzanan büyük hacimli evrenleri modeller, ancak çok yüksek çözünürlükte yakınlaştırabilir.

Yueying Ni

Araştırmanın baş yazarı Yueying Ni, Harvard–Smithsonian Astrofizik Merkezi, sunum yapıyor 2022 Frontera Kullanıcı Toplantısı, Texas Advanced Computing Center’da. Kredi: TACC

Ni, Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından finanse edilen ABD’deki en güçlü akademik süper bilgisayar olan Texas Advanced Computing Center’ın (TACC) Frontera süper bilgisayarını kullanarak Astrid’i geliştirdi.

{ 6}”Frontera, ilk günden itibaren Astrid’i gerçekleştirdiğimiz tek sistem. Tamamen Frontera tabanlı bir simülasyon,” diye devam etti Ni.

Frontera, binlerce bilgi işlem düğümüne, bireysel fiziksel işlemci sistemlerine ve belleğe ihtiyaç duyan büyük uygulamaları destekleme kapasitesi nedeniyle Ni’nin Astrid simülasyonları için idealdir. bilimin en zorlu hesaplamalarından bazıları için bir araya getirildi.

”Bu simülasyonu rutin olarak başlatmak için büyük kuyrukta izin verilen maksimum sayı olan 2.048 düğüm kullandık. Bu yalnızca Frontera gibi büyük süper bilgisayarlarda mümkün,” dedi Ni.

Astrid simülasyonlarından elde ettiği bulgular, tamamen akıllara durgunluk veren bir şey gösteriyor: Kara deliklerin oluşumu teorik olarak 10 milyar güneş kütlesi üst sınırına ulaşabilir. “Hesaplama açısından çok zorlu bir görev. Ancak bu nadir ve sıra dışı nesneleri yalnızca büyük hacimli bir simülasyonla yakalayabilirsiniz,” dedi Ni.

“Bizim bulduğumuz şey, kozmik öğlen{10 sırasında kütlelerini toplayan ultra büyük üç kara delikti. }, 11 milyar yıl önce yıldız oluşumunun, aktif galaktik çekirdeklerin (AGN) ve süper kütleli karadeliklerin genel olarak zirve aktivitelerine ulaştığı zaman.” evren kozmik öğle vakti doğdu. Bunun kanıtı, uzak gökadalardan gelen tayfların yıldızların yaşları, yıldız oluşum tarihi ve içindeki yıldızların kimyasal elementleri hakkında bilgi verdiği Great Observatories Origins Deep Survey gibi çok sayıda gökada araştırmasının çoklu dalga boyu verilerinden gelir.

“Bu çağda, üç büyük gökadanın aşırı ve nispeten hızlı bir şekilde birleştiğini tespit ettik,” dedi Ni. “Galaksi kütlelerinin her biri kendi Samanyolu’muzun kütlesinin 10 katı ve her galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik oturuyor. Bulgularımız, bu kuasar üçlü sistemlerinin, bu üçlüler yerçekimsel olarak etkileşip birbirleriyle birleştikten sonra bu nadir ultra kütleli karadeliklerin atası olma olasılığını gösteriyor.”

Üstelik, kozmik öğle vaktinde yeni gökada gözlemleri yardımcı olacaktır. süper kütleli kara deliklerin birleşmesini ve ultra kütleli karadeliklerin oluşumunu açığa çıkarın. Veriler şu anda James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) geliyor ve galaksi morfolojilerinin yüksek çözünürlüklü ayrıntılarıyla birlikte geliyor.

“Astrid simülasyonundan JWST verileri için bir gözlem modeli izliyoruz.” Ni dedi.

“Ayrıca, geleceğin uzay tabanlı Lazer İnterferometre Uzay Anteni (LISA) yerçekimi dalgası gözlemevi, bu büyük kara deliklerin nasıl birleştiğini ve/veya birleştiğini çok daha iyi anlamamızı sağlayacak. hiyerarşik yapı, oluşum ve galaksi kozmik tarih boyunca birleşiyor” diye ekledi. “Bu, astrofizikçiler için heyecan verici bir dönem ve bu gözlemler için teorik tahminlere izin verecek simülasyona sahip olabilmemiz iyi bir şey.”

Ni’nin araştırma grubu ayrıca, genel olarak galaksilerin barındırdığı AGN’ye ilişkin sistematik bir çalışma planlıyor. “AGN barındıran galaksilerin morfolojisini ve kozmik öğle vakti galaksinin geniş popülasyonuna kıyasla nasıl farklı olduklarını belirleyen JWST için çok önemli bir bilim hedefidirler” diye ekledi.

“Bu harika Evrenin bir parçasını çok ayrıntılı bir şekilde modellememize ve gözlemlerden tahminler yapmamıza olanak tanıyan süper bilgisayarlara, teknolojiye erişimimiz var,” dedi Ni. 2” yazan Yueying Ni, Tiziana Di Matteo, Nianyi Chen, Rupert Croft ve Simeon Bird, 30 Kasım 2022, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/aca160

{ 6}Çalışma, Ulusal Bilim Vakfı ve Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi tarafından finanse edildi.