Galaktiska supervindar – stora utflöden av gas skapade av en kombination av supernovaexplosioner och stjärnvindar – är nära kopplade till en galaxs tidigaste utvecklingsstadier och evolution, inklusive aspekter som dess storlek, form och till och med hur många stjärnor som så småningom kommer att kalla den hem.

Men medan forskare ofta har observerat dessa vindar, vet man väldigt lite om mekanismen som driver dem. Astronomer har länge spekulerat i att galaktiska vindar kan drivas av kärnstjärnbildande ringar, områden i rymden som bildas som innehåller ett stort antal stjärnor. Ändå i en ny artikel, publicerad i The Astrophysical Journal Letters , kunde forskare konstruera tredimensionella simuleringar som unikt förutsäger den observerade morfologin hos dessa supervindar.

Enligt Dustin Nguyen, huvudförfattare till tidningen och doktorand i fysik vid Ohio State University, visar deras arbete att de underliggande geometriska antagandena om var stjärnor frigör energi är viktiga för att förstå galaktisk evolution. Deras forskning fann att starburst-ringar, istället för sfärer, leder till utflöden som mer liknar det som observeras i naturen.

"De stjärnbildande kärnorna i galaxer har observerats vara icke-sfäriska, så vi bör modellera dem därefter," sa Nguyen.

Man trodde också tidigare att svarta hål var primärt ansvariga för förekomsten av gigantiska röntgenbubblor, eftersom bevis visar att de finns ovanför och under Vintergatans skiva. Ändå visar forskarnas studie att kärnstjärnbildande ringar kan producera kvalitativt liknande strukturer. Detta kan vara viktigt eftersom Vintergatan också har en ringliknande struktur som kallas Central Molecular Zone.

Simuleringarna skapades med hjälp av data som genererats från ett program som heter Cholla, en datorkod med öppen källkod som har körts på några av de största superdatorerna i världen, inklusive de vid Ohio Supercomputer Center, där de skapade modellen.

"Trettio år sedan skulle den här typen av datoranvändning ha varit omöjlig, men vi är inte längre begränsade av teknik," sa Nguyen. "Nu kan vi nu studera mer komplicerade strukturer genom att utföra högupplösta numeriska experiment med kod optimerad för parallell beräkning."

Även om deras fynd kan ha långvariga konsekvenser för röntgenastronomi - en vetenskapsgren som studerar himlaobjekt genom att detektera de höga nivåerna av röntgenstrålning de sänder ut - förklarade Nguyen att hans modell är enklare att designa än redan existerande modeller . När Nguyen utformade parametrarna för sin simulering valde han att ignorera den ytterligare fysiken av krafter som gravitation och magnetfält, men kunde ändå generera en modell av hur en galaktisk vind fungerar.

I framtiden planerar Nguyen att återskapa simuleringarna igen, men med variabler som står för mer komplicerad fysik.

"Det talar för effektiviteten av vårt arbete att modellen reproducerar många av nyckelfunktionerna i galaktiska vindar," sa Nguyen. "Men nästa steg är att lägga till ytterligare fysik och se vad som förändras." + Utforska vidare

Vintergatans medelålders inre ring