Ultra kütleli kara delikler, evrendeki en büyük kütleli nesnelerdir. Kütleleri milyonlarca ve milyarlarca güneş kütlesine ulaşabilir. Texas Advanced Computing Center’ın (TACC) Frontera süper bilgisayarındaki süper bilgisayar simülasyonları, astrofizikçilerin yaklaşık 11 milyar yıl önce oluşan ultra kütleli kara deliklerin kökenini ortaya çıkarmalarına yardımcı oldu.
Harvard’da doktora sonrası araştırmacı olan Yueying Ni, “Ultra kütleli kara delikler için olası bir oluşum kanalının, ‘kozmik öğlen’ çağında meydana gelmesi muhtemel olan büyük galaksilerin aşırı birleşmesinden kaynaklandığını bulduk” dedi. Smithsonian Astrofizik Merkezi.
Ni, yayınlanan çalışmanın baş yazarıdır. Astrofizik Dergi Mektupları Aralık 2022’de, 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.
Teleskop verileriyle el ele çalışan hesaplamalı simülasyonlar, astrofizikçilerin yıldızların ve kara delikler gibi egzotik nesnelerin kökenleri hakkındaki eksik parçaları doldurmasına yardımcı olur.
Bugüne kadarki en büyük kozmolojik simülasyonlardan biri Astrid, Ni tarafından ortaklaşa geliştirildi. Galaksi oluşumu simülasyonları alanındaki parçacık veya hafıza yükü açısından en büyük simülasyondur.
“Astrid’in bilim hedefi, kozmik tarih boyunca galaksi oluşumunu, süper kütleli kara deliklerin birleşmesini ve yeniden iyonlaşmayı incelemektir” diye açıkladı. Astrid, yüz milyonlarca ışık yılını kapsayan kozmosun büyük hacimlerini modeller, ancak çok yüksek çözünürlüğe yakınlaştırabilir.
Ni, Astrid’i ABD’deki en güçlü akademik süper bilgisayar olan Texas Advanced Computing Center’ın (TACC) Frontera süper bilgisayarını kullanarak geliştirdi.
“Frontera, gerçekleştirdiğimiz tek sistemdir. [in] İlk günden Astrid. Bu tamamen Frontera tabanlı bir simülasyon,” diye devam etti Ni.
Frontera, binlerce bilgi işlem düğümüne ihtiyaç duyan büyük uygulamaları, bilimin en zorlu hesaplamalarından bazıları için bir araya getirilmiş bireysel fiziksel işlemci sistemlerini ve belleği destekleme kapasitesi nedeniyle Ni’nin Astrid simülasyonları için idealdir.
Ni, “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.
Astrid simülasyonlarından elde ettiği bulgular, tamamen akıllara durgunluk veren bir şeyi gösteriyor: karadeliklerin oluşumu, 10 milyar güneş kütlesi gibi teorik bir üst sınıra ulaşabilir. Ni, “Bu, hesaplama açısından çok zorlu bir görev. Ancak bu nadir ve aşırı nesneleri yalnızca büyük hacimli bir simülasyonla yakalayabilirsiniz” dedi.
“Bulduğumuz şey, 11 milyar yıl önce yıldız oluşumunun, aktif galaktik çekirdeklerin (AGN) ve genel olarak süper kütleli kara deliklerin zirve aktivitelerine ulaştığı kozmik öğle vaktinde kütlelerini toplayan üç ultra kütleli kara delik.” katma.
Evrendeki tüm yıldızların yaklaşık yarısı kozmik öğle sırasında doğdu. Bunun kanıtı, uzak galaksilerden gelen tayfların yıldızların yaşlarını, yıldız oluşum tarihçesini ve içindeki yıldızların kimyasal elementlerini anlattığı Great Observatories Origins Deep Survey gibi çok sayıda galaksi araştırmasının çoklu dalga boyu verilerinden gelir.
Ni, “Bu çağda, üç büyük gökadanın aşırı ve nispeten hızlı bir şekilde birleştiğini tespit ettik.” Dedi. “Gökada kütlelerinin her biri kendi Samanyolu’muzun kütlesinin 10 katıdır ve her galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik bulunur. Bulgularımız, bu kuasar üçlü sistemlerin, o nadir ultra kütleli kara deliklerin atası olma olasılığını gösteriyor. , bu üçlüler yerçekimsel olarak etkileşime girdikten ve birbirleriyle birleştikten sonra.”
Dahası, kozmik öğle saatlerinde yeni gökada gözlemleri, süper kütleli kara deliklerin birleşmesini ve ultra kütleli kara deliklerin oluşumunu ortaya çıkarmaya yardımcı olacak. Veriler şu anda James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST), galaksi morfolojilerinin yüksek çözünürlüklü ayrıntılarıyla geliyor.
Ni, “Astrid simülasyonundan JWST verileri için gözlemlerin bir modelini takip ediyoruz” dedi.
“Ayrıca, geleceğin uzay tabanlı NASA Lazer İnterferometre Uzay Anteni (LISA) yerçekimi dalgası gözlemevi, bu devasa kara deliklerin hiyerarşik yapı, oluşum ve galaksi ile birlikte nasıl birleştiğini ve/veya birleştiğini çok daha iyi anlamamızı sağlayacak. kozmik tarih boyunca birleşmeler” diye ekledi. “Bu, astrofizikçiler için heyecan verici bir zaman ve bu gözlemler için teorik tahminlere izin verecek simülasyona sahip olabilmemiz iyi.”
Ni’nin araştırma grubu ayrıca genel olarak galaksilerin AGN barındırması üzerine sistematik bir çalışma planlıyor. “AGN ev sahibi galaksilerin morfolojisini ve kozmik öğle vakti galaksinin geniş popülasyonuna kıyasla nasıl farklı olduklarını belirleyen JWST için çok önemli bir bilim hedefidirler” diye ekledi.
Ni, “Evrenin bir parçasını çok ayrıntılı bir şekilde modellememize ve gözlemlerden tahminler yapmamıza izin veren süper bilgisayarlara, teknolojiye erişimimiz olması harika” dedi.
Daha fazla bilgi:
Yueying Ni ve diğerleri, z ∼ 2’de Üçlü Kuasar Birleşmeleriyle Oluşan Ultra Kütleli Kara Delikler, Astrofizik Dergi Mektupları (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/aca160
Austin’deki Texas Üniversitesi tarafından sağlanmıştır
Alıntı: Nadir kuasar üçlüsü, evrendeki en büyük nesnelerden birini oluşturur (2023, 1 Mart), 2 Mart 2023 tarihinde https://phys.org/news/2023-03-rare-quasar-triplet-massive-universe.html adresinden alındı.
Bu belge telif haklarına tabidir. Kişisel çalışma veya araştırma amaçlı adil ticaret dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik sadece bilgilendirme amaçlıdır.
uzay-1