3 svarta hål kanske sett matlagning av deras galaxer levande

Pin
Send
Share
Send

Supermassiva svarta hål i galaxernas hjärtan kan spränga heta, turbulenta gasvågor genom kosmos och hålla galaxklyngar levande med sin hetta.

Och för första gången tror astrofysiker att de har sett den turbulensen i aktion.

Kolla in i ett massivt galaxklynge så ser du het gas växla i dess kärna och fylla utrymmet mellan stjärnor och galaxer. Men det finns ett mysterium om denna gas. Hur förblir det så varmt? Enkla modeller föreslår att den borde förlora energi mycket snabbare än den gör, och att tyngdekraften bör börja binda hela molnet till stjärnor inom ungefär en miljard år efter det bildades. Dessa stjärnor skulle i sin tur bränna ut och galaxen skulle dö med dem. Astrofysiker kallar denna process för "katastrofisk kylning." Men detta händer inte.

Det visar sig, redan 2005, fann forskare en delvis förklaring till varför inte. De hittade bubblor som bildades i de täta gasmoln, jättehål i rymden - några så stora som Vintergatan. Dessa gigantiska bubblor rörde sig bort från de supermassiva svarta hålen vid de galaktiska centra, och i sin tur tyckte forskarna förhindra katastrofisk kylning.

Men frågan kvarstod: Hur överförs all den energi till gasen runt bubblorna? I en ny artikel, publicerad i arXiv-databasen 18 november (tidningen har ännu inte gått igenom den formella peer review-processen), rapporterar forskare bevis på turbulens runt bubblorna: virvlar och virvlar som snurrar bort mindre virvlar och virvel, som snurrar av mindre virvlar fortfarande. Med tiden går teorin, att kaotiskt beteende når mikroskopisk nivå, där det sprids som värme.

"Du kan föreställa bubblan som en sked som rör om det heta teet", berättade studieförfattaren Yuan Li, en astrofysiker vid University of California, Berkeley, till Live Science.

Skeden skapar en "bulkrörelse" av te, men dra ut skeden och du kommer att märka att mindre virvlar bildas i vätskan, vilket skapar ännu mindre virvel. När virvlarna slutar snurra beror det på att deras energi har omvandlats till värme, sade hon. I en mugg på ditt bord är uppvärmningen inte så dramatisk; du kämpar för att koka vatten bara genom att röra om det. Men energin från bubblorna som rör sig genom rymden är mycket mer intensiv, och det verkar som att turbulens konverterar en betydande del av den från kinetisk energi till värme.

Li och hennes medförfattare gjorde inga nya observationer för att hitta turbulensen. Istället upptäckte de det i data som redan finns tillgängliga från galaxklusterna Perseus, Abell 2597 och Virgo.

Tre bilder visar informationen som forskarna använde för att hitta turbulens i galaxklyngarna. Den svartvit bakgrunden visar en röntgenkarta över galaxklyngarna, med bubblorna synliga som mörka fläckar. De svala gasfilimenterna syns som röd-blå värmekartor, med rött som indikerar att gasen rör sig snabbare bort från Jorden, och blå indikerar att den rör sig mer i riktning mot jorden. (Bildkredit: Li et al.)

Filament med svalare gastråd genom molnen i centrum för dessa galaxer, sade Li. Denna otroligt exakta, högupplösta data gjorde det möjligt för Li att göra en karta över hur snabbt gasen vid varje punkt rörde sig och i vilken riktning.

Den värmekartan visade ett tydligt turbulensmönster. "I ett turbulensläge finns det stora virvel som gör små virvel som gör ännu mindre virvel. Du har en vacker kaskad," sa Li.

Den "vackra kaskaden" tycktes dyka upp i varje galaxklyngs centrum.

"Jag förväntade mig inte det, ingen förväntade det," sa hon.

Även de minsta virvlarna här är i en otänkbar skala, tillräckligt stora för att lätt svälja vårt solsystem. När allt kommer omkring, sa Li, de äger rum i vilken mängd täta "skräpburkar fulla av galaxer." Brian McNamara, huvudförfattare till 2005-papperet som först föreslog att bubblorna kanske värmer upp dessa gaser, sa att han tyckte att det nya fyndet var fascinerande, men hade reservationer.

"Det är mycket intressant. Men det är inte avgörande för mig. Jag är inte helt övertygad," sa McNamara till Live Science. McNamara, som är ordförande för avdelningen för fysik och astronomi vid Kanadas universitet i Waterloo, sa att den viktigaste frågan är att kaskaderna Li och kollegorna hittade inte riktigt matchar vad du kan förvänta dig av turbulens ensam. Det tyder på att andra effekter kan vara på jobbet, skrev studieförfattarna, eller kanske finns det någon okänd fysik som styr uppförandet av turbulens under dessa extrema förhållanden.

McNamara undrade också om forskarna helt har kopplat bort effekterna av andra slags rörelser i gaserna från verklig turbulens.

Han påpekade också att vissa teoretiker misstänker att turbulens faktiskt kan kyla gasen mer än den värmer upp den.

Allt som sagt, tillade han, detta är ett bra papper med massor av bra forskare inblandade.

"Jag tror bara att det finns mer arbete att göra."

Pin
Send
Share
Send