Os cientistas do Goddard Space Flight Center, da NASA, executaram 100 simulações sofisticadas explorando jatos – feixes estreitos de partículas energéticas – que emergem quase à velocidade da luz de buracos negros supermassivos. Esses gigantes ficam nos centros de galáxias formadoras de estrelas ativas, como a nossa própria Via Láctea, e podem pesar de milhões a bilhões de vezes a massa do Sol. Para realizar as simulações altamente complexas, os cientistas aproveitaram o supercomputador Discover, no Centro de Simulação Climática da NASA (NCCS).
À medida que jatos e ventos fluem desses núcleos galácticos ativos (AGN), eles “(…) regulam o gás no centro da galáxia e afetam coisas como a taxa de formação de estrelas e como o gás se mistura com o ambiente galáctico circundante”, explicou o líder do estudo, Ryan Tanner, um pós-doutorando no Laboratório de Astrofísica de Raios-X da NASA Goddard. “Para nossas simulações, focamos em jatos menos estudados e de baixa luminosidade e como eles determinam a evolução de suas galáxias hospedeiras”, disse Tanner. Ele colaborou com outra astrofísica do Laboratório, Kimberly Weaver, no estudo computacional, que foi publicado este ano no The Astronomical Journal.
Evidências observacionais de jatos e outros fluxos de AGN vieram primeiro de radiotelescópios e, posteriormente, de telescópios de raios-X da NASA e da Agência Espacial Europeia (ESA). Nos últimos 30 a 40 anos, astrônomos, incluindo Kimberly, reuniram uma explicação de sua origem conectando observações ópticas, de rádio, ultravioleta e de raios-X. “Jatos de alta luminosidade são mais fáceis de encontrar porque criam estruturas massivas que podem ser vistas em observações de rádio”, explicou Tanner. “Jatos de baixa luminosidade são difíceis de estudar observacionalmente, então a comunidade de astronomia também não os entende.”
Para condições iniciais realistas, Tanner e Kimberly usaram a massa total de uma galáxia hipotética do tamanho da Via Láctea. Para a distribuição de gás e outras propriedades do AGN, eles observaram galáxias espirais como NGC 1386, NGC 3079 e NGC 4945. Tanner modificou o código hidrodinâmico astrofísico Athena para explorar os impactos dos jatos e do gás um no outro em 26.000 anos-luz de espaço, cerca de metade do raio da Via Láctea. Do conjunto completo de 100 simulações, a equipe selecionou 19 – que consumiram 800.000 horas de núcleo no supercomputador NCCS Discover – para publicação.
Os jatos, que contêm partículas que se movem perto da velocidade da luz, aparecem em laranja, rosa e roxo, enquanto o ambiente da galáxia – estrelas e nuvens de gás – é mostrado em verde e amarelo. Um vídeo mais detalhado pode ser acessado aqui.
Fonte: SciTech Daily
“Sermos capazes de usarmos os recursos de supercomputação da NASA nos permitiu explorar um espaço de parâmetros muito maior do que se tivéssemos que usar recursos mais modestos”, disse Tanner. “Isso levou à descoberta de relações importantes que não poderíamos descobrir com um escopo mais limitado.” As simulações revelaram duas propriedades principais dos jatos de baixa luminosidade: Eles interagem com sua galáxia hospedeira muito mais do que jatos de alta luminosidade, e tanto o jato quanto o AGN são afetados pelo meio interestelar dentro da galáxia, levando a uma maior variedade de formas do que os jatos de alta luminosidade.
“Demonstramos o método pelo qual o AGN impacta sua galáxia e cria as características físicas, como choques no meio interestelar, que observamos há cerca de 30 anos”, disse Weaver. “Esses resultados se comparam bem com observações ópticas e de raios-X. Fiquei surpreso com o quão bem a teoria corresponde às observações e aborda questões de longa data que tive sobre AGN que estudei como estudante de pós-graduação, como o NGC 1386! E agora podemos expandir para amostras maiores.”
