Сверхкомпьютер Frontier раскрыл тайны галактических ядер

Сверхмассивные чёрные дыры постоянно выбрасывают пыль, газ и тепло в окружающее пространство, создавая аккреционные диски. Моделирование на суперкомпьютере Frontier позволило получить наиболее чёткую картину того, как галактики регулируют эту энергию на протяжении миллиардов лет. Автор: Брайан О'Ши, Университет штата Мичиган

Учёные использовали самый мощный в мире суперкомпьютер Frontier для исследования эволюции галактик. Результаты исследования, опубликованные в The Astrophysical Journal, показывают, как галактики регулируют энергию, производимую сверхмассивными чёрными дырами в их центрах.

«Мы хотели понять, как эти галактики регулируют себя на протяжении всей жизни Вселенной», — пояснил Брайан О'Ши, вычислительный астрофизик из Университета штата Мичиган и соавтор исследования.

«Эти скопления галактик — самые большие объекты во Вселенной, размером в миллионы световых лет, с чёрными дырами в центрах, которые больше нашей всей Солнечной системы. Вся эта энергия и материя выбрасываются из каждого ядра в виде джетов в галактическую атмосферу».

Исследование смоделировало эволюцию скопления галактик массой в квадриллион раз больше Солнца на протяжении миллиардов лет. Моделирование потребовало 2 миллионов шагов и работы 17 088 графических процессоров.

«Даже с мощностью Frontier нам пришлось искусственно ограничить скорость джетов в симуляции примерно до 5% от скорости света», — отметил Филипп Грете из Гамбургской обсерватории в Германии.

Сверхкомпьютер Frontier с производительностью почти 2 экзафлопс (2 квинтиллиона операций в секунду) позволил впервые воспроизвести формирование газовых филаментов — структур, наблюдаемых вокруг скопления галактик Персея.

«Мы первое исследование, которое смогло воспроизвести это явление. Теперь мы знаем, как образуются эти филаменты: благодаря турбулентности, создаваемой взаимодействием холодных газов с горячей межгалактической плазмой и окружающими магнитными полями».

Результаты показали, что галактические скопления полагаются на магнитные поля для регулирования энергии и поддержания стабильности. В будущем исследователи планируют расширить модель, включив дополнительные физические процессы.