Najnowsze badania ujawniają, jak galaktyki unikają przedwczesnej śmierci dzięki systemowi przypominającemu ludzkie organy – serce i płuca. Ten mechanizm pozwala galaktykom regulować własny wzrost, zapobiegając niekontrolowanemu rozszerzaniu.
Bez tego procesu wszechświat starzałby się znacznie szybciej, a dzisiaj bylibyśmy świadkami ogromnych "zombie" galaktyk, wypełnionych martwymi i umierającymi gwiazdami.
Badanie, opublikowane w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, bada, dlaczego galaktyki nie są tak duże, jak oczekiwali astronomowie. Wydaje się, że coś ogranicza ich potencjalny wzrost, ograniczając ilość gazu, który absorbują do tworzenia gwiazd.
Astrofizycy z Uniwersytetu Kent wierzą, że odkryli tajemnicę. Proponują, że galaktyki kontrolują swój wzrost poprzez "oddychanie". Porównali supermasywną czarną dziurę w centrum galaktyki do jej serca, podczas gdy bipolarne naddźwiękowe strumienie gazu i promieniowania przedstawili jako drogi oddechowe, które zasilają płuca.
Pulsowanie czarnej dziury może powodować oscylacje w strumieniach, podobnie jak przepona w ludzkim ciele porusza płuca. To pulsowanie przekazuje energię do otaczającej przestrzeni, podobnie jak wydychanie ciepłego powietrza, co spowalnia wzrost galaktyki.
Doktorant Carl Richards opracował tę teorię, wykorzystując nowe symulacje, które badają rolę naddźwiękowych strumieni w hamowaniu wzrostu galaktyk. Jego symulacje pozwalają czarnej dziurze pulsować, a strumieniom być pod wysokim ciśnieniem, podobnie jak w przypadku nadciśnienia w ludzkim ciele.
Richards wyjaśnił, że strumienie działają jak miechy, rozprzestrzeniając fale dźwiękowe przez galaktykę. To zjawisko przypomina fale dźwiękowe i uderzeniowe generowane przez otwieranie butelki szampana, pisk hamulców samochodowych lub spaliny rakietowe.
Naukowcy odkryli, że te fale dźwiękowe pomagają utrzymać środowisko galaktyki, co pokazują symulacje komputerowe. Pulsowanie czarnej dziury powodowało zmiany kształtu strumieni, rozprzestrzeniając fale dźwiękowe, które tłumiły wzrost galaktyki.
Dwie symulacje pokazują rozprzestrzenianie się fal ciśnieniowych przez medium pozagalaktyczne. Wariacje ciśnienia są pokazane za pomocą skali kolorów temperaturowych, gdzie jaśniejsze odcienie oznaczają wyższe ciśnienie. Strumienie wchodzą z lewej strony i szybko tracą ciśnienie, przebijając się przez otaczającą przestrzeń.
Fale dźwiękowe w gromadzie Perseusza są uważane za wyniki kawern utworzonych przez strumienie z supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Te fale utrzymują środowisko otaczające galaktykę, choć mechanizm ich powstawania był dotychczas nieznany.
Konwencjonalne symulacje kosmologiczne nie mogą wyjaśnić przepływu gazu w galaktykach, co stanowi wielką tajemnicę wszechświata. Naukowcy uważają, że wysoce aktywna czarna dziura zapewnia opór potrzebny do utrzymania galaktyki.
Profesor Michael Smith
podkreślił, że regulacja tempa pulsowania czarnej dziury i jakości strumieni jest kluczowa dla utrzymania galaktyki. Zbyt szybkie lub zbyt wolne oddychanie nie dostarczy niezbędnych wstrząsów do utrzymania galaktyki i zaopatrzenia czarnej dziury w paliwo.
Wniosek z badań jest taki, że żywotność galaktyki może zostać przedłużona dzięki "sercu i płucom". Supermasywna czarna dziura w centrum galaktyki pomaga hamować wzrost, ograniczając ilość gazu zapadającego się w gwiazdy od wczesnego etapu.
Bez tego mechanizmu galaktyki już dawno zużyłyby swoje paliwo i zgasły, stając się "czerwonymi i martwymi" lub "zombie" galaktykami.
Źródło: The Royal Astronomical Society