Hvordan supervind hjælper med at drive galaktisk udvikling

Galaktiske supervinde – store udstrømninger af gas skabt af en kombination af supernovaeksplosioner og stjernevinde – er tæt forbundet med en galakses tidligste udviklings- og evolutionsstadier, herunder aspekter som dens størrelse, form og endda hvor mange stjerner der i sidste ende vil kalde den hjem.

Men mens forskere almindeligvis har observeret disse vinde, er meget lidt forstået om den mekanisme, der driver dem. Astronomer har længe spekuleret i, at galaktiske vinde kan være drevet af nukleare stjernedannende ringe, områder i rummet, der dannes, der indeholder et stort antal stjerner. Endnu i et nyt papir, offentliggjort i The Astrophysical Journal Letters , var forskere i stand til at konstruere tredimensionelle simuleringer, der unikt forudsiger den observerede morfologi af disse supervinde.

Ifølge Dustin Nguyen, hovedforfatter af papiret og kandidatstuderende i fysik ved Ohio State University, viser deres arbejde, at de underliggende geometriske antagelser om, hvor stjerner frigiver energi, er vigtige for at forstå galaktisk evolution. Deres forskning fandt ud af, at starburst-ringe i stedet for kugler fører til udstrømninger, der ligner det, der observeres i naturen.

"De stjernedannende kerner af galakser er observeret at være ikke-sfæriske, så vi bør modellere dem i overensstemmelse hermed," sagde Nguyen.

Det var også tidligere antaget, at sorte huller primært var ansvarlige for forekomsten af ​​gigantiske røntgenbobler, da beviser viser, at de eksisterer over og under Mælkevejens skive. Alligevel fremhæver forskernes undersøgelse, at nukleare stjernedannende ringe kan producere kvalitativt lignende strukturer. Dette kan være vigtigt, fordi Mælkevejen også har en ringlignende struktur kaldet Central Molecular Zone.

Simuleringerne blev skabt ved hjælp af data genereret fra et program kaldet Cholla, en open source computerkode, der er blevet kørt på nogle af de største supercomputere i verden, inklusive dem i Ohio Supercomputer Center, hvor de skabte modellen.

"For 30 år siden ville denne form for databehandling have været umulig, men vi er ikke længere begrænset af teknologi," sagde Nguyen. "Nu kan vi nu studere mere komplicerede strukturer ved at udføre numeriske eksperimenter i høj opløsning ved hjælp af kode optimeret til parallel computing."

Mens deres resultater kunne have langvarige implikationer for røntgenastronomi - en gren af ​​videnskaben, der studerer himmellegemer ved at detektere de høje niveauer af røntgenstråling, de udsender - forklarede Nguyen, at hans model er lettere at designe end allerede eksisterende modeller . Da Nguyen designet parametrene for deres simulering, valgte han at ignorere den yderligere fysik af kræfter som tyngdekraft og magnetiske felter, men var stadig i stand til at generere en model af, hvordan en galaktisk vind fungerer.

I fremtiden planlægger Nguyen at genskabe simuleringerne igen, men med variabler, der tager højde for mere kompliceret fysik.

"Det taler for effektiviteten af ​​vores arbejde, at modellen gengiver mange af nøglefunktionerne i galaktiske vinde," sagde Nguyen. "Men det næste skridt er at tilføje den ekstra fysik og se, hvad der ændrer sig." + Udforsk yderligere

Mælkevejens midaldrende indre ring