Svarta hål: Inte förstörare men beskyddare
En konstnärs bild visar bi-polära gasstrålar som härstammar från ett supermassivt svart hål i mitten av en galax. Kredit: ESA/Hubble, L. Calçada (ESO) En studie har avslöjat att galaxer har en reglermekanism liknande ett hjärta och lungor, som kontrollerar deras tillväxt genom att begränsa gasabsorptionen.
Denna mekanism, som innefattar ett supermassivt svart hål och dess gasstrålar, förhindrar att galaxer expanderar för snabbt, vilket säkerställer deras långlivade existens och förhindrar för tidig åldrande till "zombiegalaxer". Galaxer undviker en tidig död eftersom de har ett "hjärta och lungor" som effektivt reglerar deras "andning" och förhindrar dem från att växa okontrollerat, antyder en ny studie. Om de inte gjorde det skulle universum ha åldrats mycket snabbare än det har och allt vi skulle se idag är enorma "zombiegalaxer" fulla av döda och döende stjärnor.
Det visar en ny studie publicerad i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, som undersöker en av universums stora mysterier - varför galaxer inte är så stora som astronomer förväntade sig. Det verkar finnas något som kväver deras enorma potential genom att begränsa mängden gas de absorberar för att omvandlas till stjärnor, vilket innebär att istället för att oändligt växa motstås något det som ansågs vara den oundvikliga gravitationens drag. Nu tror astrofysiker vid University of Kent att de kan ha avslöjat hemligheten. De föreslår att galaxer faktiskt kan kontrollera hastigheten på sin tillväxt genom hur de "andas".
I deras analogi jämför forskarna det supermassiva svarta hålet i mitten av en galax med dess hjärta och de två bi-polära hypersoniska gas- och stråljetsarna de utsänder med luftvägarna som matar ett par lungor. Pulser från det svarta hålet - eller "hjärtat" - kan leda till att jets chockfrontsvågor oscillerar fram och tillbaka längs båda jetaxlarna, precis som den thorakala diafragman i människokroppen rör sig upp och ned i en brösthåla för att fylla och tömma båda lungorna. Detta kan resultera i att jetenergi överförs brett in i den omgivande gasen, precis som vi andas ut varm luft, vilket leder till att galaxgasåtkomst och tillväxt saktas ner.
Doktorand Carl Richards kom på teorin efter att ha skapat nya, aldrig tidigare testade simuleringar för att undersöka vilken roll hypersoniska jets kan spela för att hämma galaxtillväxten. Dessa innebar att låta det svarta hålet "hjärtat" pulsera och att jetsen var vid högt tryck - mycket likt en form av hypertoni, om man vidgar jämförelsen till den mänskliga kroppen. Detta fick jetsen att "fungera som bälgen," sa han, genom att skicka ut ljudvågor "som ringar på en damm yta." Fenomenen är liknande de terrestra motsvarigheter till ljud och chockvågor som produceras vid öppnandet av en flaska champagne, biltjutet, raketetsporter och punktering av trycksatta utrymmen.
"Ljudvågor (ringar) i den heta gasen som fyller Perseus-klustret visas i denna konstnärs impression. De tros ha genererats av hål som blåsts ut av jets från ett supermassivt svart hål (ljusvit prick) i mitten av galaxen. Kredit: NASA/NASA/CXC/M.Weiss" "Vi insåg att det måste finnas något sätt för jetsen att stödja kroppen - galaxens omgivande gas - och det är det som vi upptäckte i våra datorsimuleringar," sa Richards.
"Det oväntade beteendet avslöjades när vi analyserade datorsimuleringarna med högt tryck och lät hjärtat pulsera. "Detta skickade en ström av pulser in i de högtrycksjetsarna, vilket fick dem att ändra form som ett resultat av bälgenliknande åtgärden hos de oscillerande jetschockfronterna." Dessa övertryckta jets expanderade effektivt "som luftfyllda lungor," sa forskarna. Genom att göra det sände de ljudvågor in i den omgivande galaxen i form av en serie tryckrippel, som sedan visade sig hämma galaxens tillväxt.
