美國宇航局戈達德太空飛行中心的科學家們進行了100次復雜的模擬，探索從超大質量黑洞中以近乎光速出現的噴流–高能粒子的狹窄光束。這些龐然大物位於活躍的、正在形成恆星的星系的中心，比如我們自己的銀河系，其重量可以達到太陽質量的數百萬到數十億倍。

為了進行高度複雜的模擬，科學家們利用了美國宇航局氣候模擬中心（NCCS）的Discover超級計算機。

研究負責人、美國宇航局戈達德X射線天體物理實驗室的博士後Ryan Tanner（瑞安·坦納）解釋說，隨著噴流和風從這些活躍的星系核（AGN）中流出，它們”調節星系中心的氣體並影響諸如恆星形成率以及氣體如何與周圍星系環境混合”。

在美國宇航局氣候模擬中心（NCCS）Discover超級計算機上進行的新模擬顯示了一個星系的怪物黑洞產生的較弱的、低亮度的噴流如何與它們的星系環境相互作用。因為這些噴流更難探測到，這些模擬幫助天文學家將這些相互作用與他們可以觀察到的特徵聯繫起來，比如各種氣體運動和光學及X射線發射。資料來源：美國宇航局戈達德太空飛行中心

坦納說：”對於我們的模擬，我們專注於研究較少的、低亮度的噴流，以及它們如何決定其宿主星系的演變。”他與X射線天體物理學實驗室的天體物理學家Kimberly Weaver合作進行了這項計算研究，研究結果於今年早些時候發表在《天文學雜誌》上。

噴流和其他AGN外流的觀測證據首先來自射電望遠鏡，後來來自美國宇航局和歐洲航天局的X射線望遠鏡。在過去的30到40年裡，包括韋弗在內的天文學家們通過連接光學、無線電、紫外線和X射線觀測，拼湊出了對其起源的解釋（見下面的圖片）。

這些圖片顯示了黑洞噴流的多樣性。左圖：NGC 1068，最近和最亮的星系之一（綠色和紅色），有一個快速增長的超大質量黑洞，為一個比星系本身小得多的噴流（藍色）提供動力。資料來源：NASA/CXC/MIT/C.Canizares，D.Evans等人（X射線）；NASA/STScI（光學）；以及NSF/NRAO/VLA（無線電）。右邊。銀河系

半人馬座A星系顯示了在該星系圓盤上方和下方延伸的粒子噴流。資料來源：ESO/WFI（光學）；MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss等人（亞毫米）；和NASA/CXC/CfA/R. Kraft等人（X射線）。

坦納解釋說：”高亮度噴流更容易被發現，因為它們產生了大量的結構，在無線電觀測中可以看到。低亮度噴流在觀測上具有挑戰性，所以天文學界對它們的了解並不充分。”

進入美國宇航局的超級計算機支持的模擬。對於現實的起始條件，坦納和韋弗使用了一個假設的星系的總質量，其大小與銀河系差不多。對於氣體分佈和其他AGN屬性，他們參考了螺旋星系，如NGC 1386、NGC 3079和NGC 4945。

黑洞噴射模擬是在NCCS的127,232核Discover超級計算機上進行的。信用：美國宇航局戈達德太空飛行中心概念圖像實驗室

坦納修改了雅典娜天體物理流體力學代碼，以探索噴流和氣體在26000光年的空間內相互的影響，大約是銀河系半徑的一半。從全套100個模擬中，該團隊選擇了19個–在NCCS Discover超級計算機上消耗了80萬個核心小時。

坦納說：”能夠使用美國國家航空航天局的超級計算資源，使我們能夠探索更大的參數空間，而不是我們不得不使用更適度的資源。這導致發現了我們在更有限的範圍內無法發現的重要關係。”

研究的共同作者是Ryan Tanner和Kimberly Weaver，他們是NASA戈達德X射線天體物理學實驗室的研究人員。資料來源：美國宇航局

模擬結果發現了低亮度噴流的兩個主要特性，它們與宿主星系的互動比高亮度噴流多得多，既影響星系內的星際介質，也受其影響，從而導致比高亮度噴流有更多的形狀。

這些模擬表明，噴流和它們的宿主星系之間的相互作用可以解釋在一些活動星系核（AGN）中觀察到的光學和X射線發射區域，以及各種氣體運動。

“我們已經證明了AGN影響其星係並產生物理特徵的方法，例如星際介質中的衝擊，我們已經觀察了大約30年，”Weaver說。”這些結果與光學和X射線觀測結果相比較好。我對理論與觀測結果的匹配程度感到驚訝，並解決了我作為研究生時研究的AGN的長期問題，如NGC 1386！，而現在我們可以擴展到更大的樣本。”