Przejdź do głównej zawartości

Symulowanie galaktycznych wypływów

Od dziesięcioleci astronomowie wiedzą, że z galaktyk wyrzucane są masywne wypływy gazu. Te szybko poruszające się dwubiegunowe strumienie spowalniają tempo formowania się gwiazd i hamują zapadanie się galaktyk oraz pomagają zrównoważyć napływ materii z ośrodka międzygalaktycznego. Dwa mechanizmy fizyczne napędzają te wypływy – wybuchy supernowych w obszarach gwiazdotwórczych oraz wiatry wytwarzane w pobliżu centralnych supermasywnych czarnych dziur akreujących materię. Poznanie tych procesów jest niezbędne do zrozumienia, w jaki sposób galaktyki się rozwijają, ale próby korzystania z symulacji numerycznych są od dziesięcioleci utrudnione, ponieważ zarówno powstawanie gwiazd, jak i akrecja czarnej dziury działają w małych skalach, około dziesięć miliardów razy mniejszych niż skala całej galaktyki i jej środowiska. Modelowanie zarówno dużych jaki i małych procesów przy użyciu tego samego kodu jest bardzo trudne obliczeniowo. W rezultacie opracowane przez lata kosmologiczne symulacje ewolucji galaktyk nie mogły być bezpośrednio porównane z obserwacjami wypływów.


Illustris to międzynarodowy projekt, który od pięciu lat tworzy symulowane scenariusze ewolucji galaktyk. Rozmiar najmniejszej symulacji wykonanej w tym projekcie to zaledwie 2300 lat świetlnych, a aby opisać procesy zachodzące na mniejszych rozmiarach, kod wywołuje algorytm ogólny a nie wykonuje szczegółowych obliczeń. Projekt odniósł ogromny sukces w odtwarzaniu olbrzymiej kosmologicznej sieci galaktyk, które powstały po Wielkim Wybuchu. IllustrisTNG („następnej generacji”) to nowa wersja projektu symulacyjnego Illustris, która częściowo rozwiązuje problem skali, skupiając się na szczegółowym rozważeniu wybranych małych objętości przy jednoczesnym uchwyceniu istotnych procesów na dużą skalę. Symulacja IllustrisTNG50, trzecia i ostatnia wersja z tej serii, symuluje aktywność w wymiarach tak małych jak setki lat świetlnych w całkowitej objętości 50 mln parseków (163 mln lat świetlnych), oferując unikalną kombinację zarówno dużej objętości jak i dokładnej rozdzielczości.

Rainer Weinberger i Lars Hernquist, astronomowie z CfA, są członkami zespołu TNG50, który opublikował swoje pierwsze wyniki. W miarę, jak galaktyki stają się coraz bardziej masywne, szybkość wypływu w porównaniu do prędkości formowania się gwiazd maleje. Jednak w umiarkowanie dużych układach trend ten odwraca się ze względu na zwiększony wpływ wiatrów z supermasywnych czarnej dziury. Naukowcy informują również o odkryciu, że wypływy są w naturalny sposób skolimowane do postaci dwubiegunowych i że prędkości wiatru rosną wraz z masą galaktyki do prędkości przekraczających 3000 km/s. Co więcej, chociaż galaktyki podlegające procesowi bardziej aktywnej produkcji gwiazd generalnie napędzają szybsze wiatry, w galaktykach o dużej masie, w których powstawanie gwiazd zostało stłumione, wiatry pozostają silne ze względu na akrecyjną aktywność czarnej dziury.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…