Tripleta e rrallë kuazar formon një nga objektet më masive në univers

Vrimat e zeza ultra masive janë objektet më masive në univers. Masa e tyre mund të arrijë miliona e miliarda masa diellore. Simulimet superkompjuterike në superkompjuterin Frontera të Qendrës së Përparuar të Informatikës së Teksasit (TACC) kanë ndihmuar astrofizikantët të zbulojnë origjinën e vrimave të zeza ultra masive të formuara rreth 11 miliardë vjet më parë.

“Ne zbuluam se një kanal i mundshëm formimi për vrimat e zeza ultra-masive është nga bashkimi ekstrem i galaktikave masive që ka më shumë gjasa të ndodhë në epokën e ‘mesditës kozmike’,” tha Yueying Ni, një student postdoktor në Harvard. Qendra Smithsonian për Astrofizikë.

Ni është autori kryesor i punës së botuar në The Astrophysical Journal Letters në dhjetor 2022 që gjeti formimin e vrimave të zeza ultra-masive nga bashkimi i kuazarëve të trefishtë, sisteme të tre bërthamave galaktike të ndriçuara nga gazi dhe pluhuri që bien në një vrimë të zezë supermasive.

Duke punuar krah për krah me të dhënat e teleskopit, simulimet llogaritëse i ndihmojnë astrofizikanët të plotësojnë pjesët që mungojnë mbi origjinën e yjeve dhe objekteve ekzotike si vrimat e zeza.

Një nga simulimet më të mëdha kozmologjike deri më sot quhet Astrid, i bashkë-zhvilluar nga Ni. Është simulimi më i madh për sa i përket grimcave, ose ngarkesës së kujtesës në fushën e simulimeve të formimit të galaktikave.

“Qëllimi shkencor i Astrid është të studiojë formimin e galaktikave, bashkimin e vrimave të zeza supermasive dhe rijonizimin mbi historinë kozmike,” shpjegoi ajo. Astrid modelon vëllime të mëdha të kozmosit që shtrihen në qindra miliona vite dritë, megjithatë mund të zmadhohet në rezolucion shumë të lartë.

Ni zhvilloi Astrid duke përdorur superkompjuterin Frontera të Qendrës së Avancuar të Informatikës së Teksasit (TACC), superkompjuteri akademik më i fuqishëm në SHBA.

“Frontera është i vetmi sistem që kemi kryer [në] Astrid që nga dita e parë. Është një simulim i pastër i bazuar në Frontera,” vazhdoi Ni.

Frontera është ideale për simulimet e Ni’s Astrid për shkak të aftësisë së saj për të mbështetur aplikacione të mëdha që kanë nevojë për mijëra nyje llogaritëse, sisteme individuale fizike të përpunuesve dhe memorie që përdoren së bashku për disa nga llogaritjet më të vështira të shkencës.

“Ne kemi përdorur 2048 nyje, maksimumi i lejueshëm në radhën e madhe, për të nisur këtë simulim në një bazë rutinë. Është e mundur vetëm në superkompjuterë të mëdhenj si Frontera,” tha Ni.

Gjetjet e saj nga simulimet e Astrid tregojnë diçka krejtësisht befasuese – formimi i vrimave të zeza mund të arrijë një kufi të sipërm teorik prej 10 miliardë masash diellore. “Është një detyrë shumë sfiduese llogaritëse. Por ju mund t’i kapni këto objekte të rralla dhe ekstreme vetëm me një simulim të vëllimit të madh,” tha Ni.

“Ajo që gjetëm janë tre vrima të zeza ultra masive që grumbulluan masën e tyre gjatë mesditës kozmike, koha 11 miliardë vjet më parë kur formimi i yjeve, bërthamat aktive galaktike (AGN) dhe vrimat e zeza supermasive në përgjithësi arrijnë kulmin e aktivitetit të tyre,” ajo. shtuar.

Rreth gjysma e të gjithë yjeve në univers kanë lindur gjatë mesditës kozmike. Dëshmia për të vjen nga të dhënat me shumë gjatësi vale të sondazheve të shumta të galaktikave, siç është Anketa e Thellë e Origjinave të Observatorëve të Madh, ku spektrat nga galaktikat e largëta tregojnë për moshat e yjeve të saj, historinë e saj të formimit të yjeve dhe elementet kimike të yjeve brenda.

“Në këtë epokë ne vumë re një bashkim ekstrem dhe relativisht të shpejtë të tre galaktikave masive,” tha Ni. “Secila nga masat e galaktikave është 10 herë më e madhe se masa e Rrugës sonë të Qumështit dhe një vrimë e zezë supermasive ndodhet në qendër të secilës galaktikë. Gjetjet tona tregojnë mundësinë që këto sisteme treshe kuazare të jenë paraardhës të atyre vrimave të zeza të rralla ultra masive. , pasi ato treshe ndërveprojnë gravitacionalisht dhe bashkohen me njëri-tjetrin.”

Për më tepër, vëzhgimet e reja të galaktikave në mesditë kozmike do të ndihmojnë në zbulimin e bashkimit të vrimave të zeza supermasive dhe formimin e atyre ultra masive. Të dhënat po qarkullojnë tani nga teleskopi hapësinor James Webb (JWST), me detaje me rezolucion të lartë të morfologjive të galaktikave.

“Ne jemi duke ndjekur një model vëzhgimesh për të dhënat e JWST nga simulimi Astrid,” tha Ni.

“Përveç kësaj, observatori i valëve gravitacionale të Antenës Hapësinore të Interferometrit Laser të NASA-s (LISA) i bazuar në hapësirën e ardhshme do të na japë një kuptim shumë më të mirë se si bashkohen dhe/ose bashkohen këto vrima të zeza masive, së bashku me strukturën hierarkike, formimin dhe galaktikën. shkrirje përgjatë historisë kozmike”, shtoi ajo. “Kjo është një kohë emocionuese për astrofizikanët dhe është mirë që ne mund të kemi simulime për të lejuar parashikime teorike për ato vëzhgime.”

Grupi i kërkimit të Ni po planifikon gjithashtu një studim sistematik të pritjes AGN të galaktikave në përgjithësi. “Ato janë një objektiv shumë i rëndësishëm shkencor për JWST, duke përcaktuar morfologjinë e galaktikave pritëse AGN dhe se si ato janë të ndryshme në krahasim me popullsinë e gjerë të galaktikës gjatë mesditës kozmike,” shtoi ajo.

“Është e mrekullueshme të kesh akses në superkompjuterë, teknologji që na lejon të modelojmë një pjesë të universit në detaje të shkëlqyera dhe të bëjmë parashikime nga vëzhgimet”, tha Ni.