Jüngste Forschungen zeigen, wie Galaxien dank eines Systems, das menschlichen Organen – Herz und Lunge – ähnelt, einem vorzeitigen Tod entgehen können. Dieser Mechanismus ermöglicht es den Galaxien, ihr eigenes Wachstum zu regulieren und unkontrollierte Ausdehnung zu verhindern.

Ohne diesen Prozess würde das Universum viel schneller altern, und heute würden wir riesige "Zombie"-Galaxien sehen, die mit toten und sterbenden Sternen gefüllt sind.

Die Studie, die in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde, untersucht, warum Galaxien nicht so groß sind, wie Astronomen erwartet haben. Es scheint, dass etwas ihr potenzielles Wachstum verhindert, indem es die Menge an Gas begrenzt, die sie zur Sternbildung absorbieren.

Astrophysiker der Universität Kent glauben, das Geheimnis entdeckt zu haben. Sie schlagen vor, dass Galaxien ihr Wachstum durch "Atmen" kontrollieren. Sie verglichen das supermassive schwarze Loch im Zentrum einer Galaxie mit ihrem Herzen, während bipolare supersonische Gas- und Strahlungsjets als Atemwege dargestellt werden, die die Lunge versorgen.

Das Pulsieren des schwarzen Lochs kann Oszillationen in den Jets verursachen, ähnlich wie das Zwerchfell im menschlichen Körper die Lunge bewegt. Dieses Pulsieren überträgt Energie in den umgebenden Raum, ähnlich dem Ausatmen warmer Luft, was das Wachstum der Galaxie verlangsamt.

Doktorand Carl Richards entwickelte diese Theorie mithilfe neuer Simulationen, die die Rolle supersonischer Jets bei der Hemmung des Galaxienwachstums untersuchen. Seine Simulationen ermöglichen es dem schwarzen Loch zu pulsieren und die Jets unter hohem Druck zu stehen, ähnlich der Hypertonie im menschlichen Körper.

Richards erklärte, dass die Jets wie Blasebälge wirken, die Schallwellen durch die Galaxie verbreiten. Dieses Phänomen erinnert an Schall- und Stoßwellen, die durch das Öffnen einer Champagnerflasche, quietschende Autobremsen oder Raketenauspuffgase entstehen.

Forscher stellten fest, dass diese Schallwellen dazu beitragen, die Umgebung der Galaxie aufrechtzuerhalten, wie Computersimulationen zeigen. Das Pulsieren des schwarzen Lochs verursachte Formänderungen in den Jets, die Schallwellen verbreiteten, die das Wachstum der Galaxie unterdrückten.

Zwei Simulationen zeigen die Ausbreitung von Druckwellen durch das extragalaktische Medium. Druckvariationen werden mit einer Temperaturskala dargestellt, bei der hellere Schattierungen höheren Druck anzeigen. Die Jets treten von links ein und verlieren schnell an Druck, während sie den umgebenden Raum durchdringen.

Schallwellen im Perseus-Cluster werden als Ergebnisse von Hohlräumen betrachtet, die durch Jets aus dem supermassiven schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie entstanden sind. Diese Wellen halten die Umgebung der Galaxie aufrecht, obwohl der Mechanismus für ihre Entstehung bisher unbekannt war.

Konventionelle kosmologische Simulationen können den Gasfluss in Galaxien nicht erklären, was ein großes Rätsel des Universums darstellt. Forscher glauben, dass ein hochaktives schwarzes Loch den Widerstand bietet, der notwendig ist, um die Galaxie zu erhalten.

Professor Michael Smith
betonte, dass die Regulierung der Pulsationsrate des schwarzen Lochs und der Qualität der Jets entscheidend für die Erhaltung der Galaxie ist. Zu schnelles oder zu langsames Atmen wird nicht die notwendigen Erschütterungen liefern, um die Galaxie zu erhalten und das schwarze Loch mit Treibstoff zu versorgen.

Das Fazit der Forschung ist, dass die Lebensdauer einer Galaxie dank "Herz und Lunge" verlängert werden kann. Das supermassive schwarze Loch im Zentrum der Galaxie hilft, das Wachstum zu hemmen, indem es die Menge an Gas begrenzt, die in Sternen kollabiert, von einer frühen Phase an.

Ohne diesen Mechanismus hätten die Galaxien bereits ihren Treibstoff verbraucht und wären erloschen, und würden zu "rot und tot" oder "Zombie"-Galaxien.

Quelle: The Royal Astronomical Society