Galaktyki stosunkowo łatwo wytwarzają gwiazdy. Zacznij od grupy losowych kropel gazu i pyłu. Zazwyczaj te plamy będą dość ciepłe. Aby zamienić je w gwiazdy, musisz je ochłodzić. Zrzucając całe swoje ciepło w postaci promieniowania, mogą się kompresować. Zrzuć więcej ciepła, ściśnij więcej. Powtarzaj przez około milion lat.
W końcu kawałki chmury gazowej kurczą się i kurczą, ściskając się w ciasne węzły. Jeśli gęstość wewnątrz tych węzłów stanie się wystarczająco wysoka, wywołują syntezę jądrową i voila: rodzą się gwiazdy.
Kiedy obserwujemy masywne galaktyki, widzimy ogromne ilości promieniowania rentgenowskiego wystrzeliwującego z ich rdzeni. Promieniowanie to naturalnie przenosi ciepło. Promieniowanie to naturalnie chłodzi galaktyki, szczególnie w ich rdzeniach. Tak więc gaz w rdzeniu powinien się kompresować i zmniejszać. Otaczający materiał powinien zwrócić na siebie uwagę i spaść za nim, wkraczając do rdzenia.
I nie tylko trochę: aż tysiące mas Słońcana rok powinny zapadać się w jądra najbardziej masywnych galaktyk, gdy są chłodne, chłodne, chłodne.
To ogromne chłodzenie i ściskanie powinno, według wszelkich praw, wyzwalać ogromne ilości formacji gwiazd. W końcu masz dokładnie odpowiednie warunki: dużo rzeczy schłodzonych do małych kieszonek.
Tak więc w tych galaktykach o dużej mocy promieniowania rentgenowskiego powinniśmy zobaczyć mnóstwo nowych gwiazd.
My nie.
To jest problem.
Coś musi utrzymać te galaktyki w cieple pomimo dużej utraty ciepła z ich emisji rentgenowskiej. Coś musi powstrzymać gaz przed ściśnięciem aż do wytworzenia gwiazd. Coś musi powodować, że światła gwiazd są przygaszone.
Podobnie jak w przypadku większości zagadek astronomicznych, istnieją różne pomysły, wszystkie z ich mocnymi i słabymi stronami, i żadna z nich nie jest w pełni zadowalająca. Różnorodność mechanizmów używanych do wyjaśnienia tej zagadki obejmuje sprzężenie zwrotne supernowej, potężne fale uderzeniowe wydmuchiwane przez masywne gwiazdy, pola magnetyczne szaleje, a nawet zmienia sam kształt galaktyki, aby zapobiec dalszemu chłodzeniu.
Być może najłatwiejszą winą są supermasywne czarne dziury, które znajdują się w centrum galaktyk. Gdy gaz ochładza się i płynie do wewnątrz, przyciąga się do czarnej dziury. Masywny wir grawitacyjny łapczywie łapczywie pochłania gaz, spychając go w dół. Ale z całym tym gazem sprężającym się do tak małej objętości, ogromnie się nagrzewa.
Czasami, jeśli mieszanka silnych sił magnetycznych jest odpowiednia, strumienie gazu mogą krążyć wokół czarnej dziury, ledwo unikając zapomnienia pod horyzontem zdarzeń, wiatru i wirować, ostatecznie wydostając się z regionu w postaci długiej, cienkiej strumień.
Ten strumień niesie dużo energii. Wystarczająca ilość energii do ogrzania całego jądra galaktyki, co zapobiega dalszemu chłodzeniu.
Jeśli to nie wystarczy, ekstremalne promieniowanie emitowane przez intensywny gorący gaz, gdy jest on spychany w dół przełyku czarnej dziury, może wysadzić otoczenie, zapewniając więcej niż wystarczającą ilość ciepła, aby zatrzymać - a nawet odwrócić - przepływ chłodnego gazu .
Może.
Ten scenariusz jest zdecydowanie atrakcyjny, ponieważ jest a) naprawdę powszechny i b) naprawdę potężny. Na pierwszy rzut oka jest to doskonały klinkier, ale natura, jak zwykle, staje się nieprzyjemna. Problem polega na tym, że karmienie czarnych dziur to fantastycznie skomplikowane układy, w których mieszają się różne procesy fizyczne, co utrudnia ich badanie.
Czy nie wiecie o tym, kiedy próbujemy symulować te scenariusze na komputerze, postępując zgodnie z fizyką najlepiej, jak potrafimy i jak najlepiej rozumiemy, mamy problem z dostarczeniem odpowiednich ilości energii we właściwe miejsca. Czasami galaktyki po prostu ochładzają się. Czasami wybuchają. Czasami zbyt szybko wahają się między grzaniem i chłodzeniem.
Chociaż nie mamy jeszcze pełnego i ostatecznego obrazu, naukowcy robią stały, choć powolny, postęp w zrozumieniu związku między gigantycznymi czarnymi dziurami i ich galaktykami-gospodarzami. W ostatnim artykule naukowcy wykorzystali zaawansowane symulacje komputerowe, aby zbadać ten pełny obraz, w tym możliwie jak najwięcej szczegółowej fizyki.
Odkryli, że jeśli chodzi o te fantastyczne procesy z niesamowitą surową mocą natury w jej najdrobniejszym wydaniu, znaczenie mają subtelności. Jasne, intensywne promieniowanie emitowane przez nieomylny gaz i strumienie uciekające z pobliskiej śmiertelnej powierzchni czarnych dziur odgrywają rolę w regulacji temperatur galaktyk. Ale często zawodzą, niewłaściwie wykorzystując swoją energię w niewłaściwych miejscach lub w niewłaściwych czasach.
Ale promieniowanie i strumienie nie są jedynymi rzeczami napędzanymi przez centralne supermasywne czarne dziury. Promienie kosmiczne, maleńkie naładowane cząsteczki podróżujące z prędkością zbliżoną do prędkości światła, zalewają okolicę wiru. Pomagają transportować ciepło w przyjemnym, równym, stałym tempie, utrzymując bicie serca galaktyki w regularnym rytmie.
Do tego dochodzą dobre, staromodne turbulencje, z toczącymi się falami uderzeniowymi i ogólnym złym temperamentem napędzanymi rozbłyskami pośrodku. Ta turbulencja doskonale sprawdza się w zapobieganiu całkowitego ochłodzenia otaczającego gazu i rozerwania gwiazd.
A więc to wszystko, pełna historia? Oczywiście nie. Galaktyki to żywe, oddychające stworzenia, z potężnymi silnikami grawitacji napędzającymi ich serca i splecionymi przepływami gazu ukształtowanymi przez potężne - a czasem egzotyczne - siły. Jest to trudny problem do zbadania, ale fascynujący, ponieważ poprzez określenie relacji między galaktykami i ich czarnymi dziurami, komunikowanymi przez przepływy i zakłócenia zimnego gazu, możemy spróbować odblokować historię samej ewolucji galaktyk.
Czytaj więcej: „Kosmiczne promienie lub turbulencje mogą tłumić przepływy chłodzące (w przypadku niepowodzenia ogrzewania termicznego lub wtrysku pędu)”
