Descobertas sobre a regulação de energia em buracos negros supermassivos

O supercomputador Frontier ajudou cientistas a desvendar como galáxias regulam a energia de buracos negros ao longo de bilhões de anos.

No Laboratório Nacional de Oak Ridge, EUA, cientistas utilizaram o supercomputador Frontier para investigar como as galáxias regulam a energia liberada por buracos negros supermassivos, um enigma que perdura por bilhões de anos. O estudo, publicado no periódico The Astrophysical Journal, apresenta as descobertas mais claras sobre a sobrevivência dos aglomerados de galáxias desde a criação do universo.

Números e indicadores do caso

Os aglomerados de galáxias, que são estruturas imensas com milhões de anos-luz de diâmetro, abrigam buracos negros com massas que podem ser até um bilhão de vezes maiores que o Sol. Para entender esses fenômenos, a equipe simulou um buraco negro com massa de 1 quatrilhão de massas solares, utilizando o poder de 2 exaflops do Frontier, o que equivale a 2 quintilhões de cálculos por segundo. O estudo focou na formação de filamentos de gás, que são fundamentais para a evolução dos aglomerados.

Descobertas significativas

Os filamentos de gás, observados no aglomerado de galáxias Perseus, se formaram devido à interação entre gases frios, plasma intergaláctico quente e campos magnéticos. A turbulência gerada por esses elementos foi crucial para a formação e estabilidade dos aglomerados de galáxias. Além disso, os pesquisadores utilizaram adaptações no modelo, limitando a velocidade dos jatos de buracos negros a 5% da velocidade da luz, o que ainda resultou em simulações que levaram cerca de 2 milhões de etapas para serem concluídas.

Metodologia inovadora

O estudo exigiu 700 mil horas de processamento em nós de computação e 17.088 GPUs, utilizando o código aberto AthenaPK. Os cientistas planejam aplicar a metodologia desenvolvida para investigar raios cósmicos e efeitos de plasma, ampliando assim a compreensão sobre o cosmos. As simulações realizadas representam um avanço significativo na astrofísica, permitindo uma nova perspectiva sobre a evolução e a dinâmica dos aglomerados de galáxias.