Supermasivní černé díry v srdcích galaxií mohou tryskat horkými, turbulentními vlnami plynu vesmírem, které udržují galaktické klastry naživu jejich teplem.
A astrofyzici poprvé věří, že viděli tu turbulenci v akci.
Nahlédněte do masivního klastru galaxií a v jeho jádru uvidíte vířící horký plyn, který vyplňuje prostor mezi hvězdami a galaxiemi. Ale o tomto plynu je tajemství. Jak to je tak horké? Jednoduché modely naznačují, že by měla ztratit energii mnohem rychleji než ona, a že gravitace by měla začít spojovat celý mrak dohromady do hvězd během asi miliardy let od vytvoření. Tyto hvězdy zase vyhoří a galaxie s nimi zemře. Astrofyzici nazývají tento proces „katastrofickým chlazením“. Ale to se nestane.
Ukázalo se, že v roce 2005 vědci našli částečné vysvětlení, proč ne. Našli husté plynové mraky, obrovské dutiny ve vesmíru - některé velké jako Mléčná dráha. Tyto obří bubliny se pohybovaly pryč od supermasivních černých děr v galaktických centrech a vědci psali, že se zdálo, že zabrání katastrofickému chlazení.
Otázka však zůstala: Jak se veškerá energie přenáší do plynu kolem bublin? V novém článku zveřejněném do databáze arXiv 18. listopadu (článek dosud neproběhl formálním procesem vzájemného hodnocení) vědci uvádějí důkazy o turbulenci kolem bublin: víry a víry, které odstředí menší víry a víry, které se točí stále menší víry. V průběhu času teorie pokračuje, že chaotické chování dosáhne mikroskopické úrovně, kde se rozptyluje jako teplo.
„Můžete si představit bublinu jako lžíci, která míchá horký čaj,“ řekl hlavní vědecký autor studie Yuan Li, astrofyzik na kalifornské univerzitě, Berkeley, řekl Live Science.
Lžíce vytváří „sypký pohyb“ čaje, ale lžíci vytáhnete a všimnete si, že se v tekutině vytvoří menší víření, které vytvoří ještě menší víry. Když se víry přestanou točit, je to proto, že jejich energie se přeměnila v teplo, řekla. V hrnku na stole není topení příliš dramatické; snažili byste se vařit vodu pouhým mícháním. Energie bublin pohybujících se vesmírem je však mnohem intenzivnější a zdá se, že turbulence přeměňuje významnou část z kinetické energie na teplo.
Li a její spoluautoři nepřinesli žádná nová pozorování, aby našli turbulenci. Místo toho ji spatřili v datech, která již byla k dispozici v klastrech galaxií Perseus, Abell 2597 a Panna.
Vlákna vlákna chladnějšího plynu skrz mraky ve středu těchto galaxií, řekl Li. Tato neuvěřitelně přesná data s vysokým rozlišením umožnila Li vytvořit mapu toho, jak rychle se plyn v každém bodě pohyboval a jakým směrem.
Tato tepelná mapa ukázala jasný vzor turbulence. "V turbulenčním režimu jsou velké víry, které dělají malé víry, takže ještě menší víry. Máte krásnou kaskádu," řekl Li.
„Krásná kaskáda“ se objevila v centru každé skupiny galaxií.
„To jsem nečekala, nikdo to neočekával,“ řekla.
Dokonce i ty nejmenší víry jsou zde v nepředstavitelném měřítku, dostatečně velké, aby naše sluneční soustava snadno spolkla. Konec konců, Li řekl, že se odehrávají v takovém množství, aby husté „koše plné galaxií“. Brian McNamara, hlavní autor přírodního dokumentu z roku 2005, který nejprve navrhl, aby bubliny mohly zahřívat tyto plyny, uvedl, že nový nález je fascinující, ale měl výhrady.
"Je to všechno velmi zajímavé. Ale není to pro mě přesvědčivé. Nejsem úplně přesvědčen," řekla McNamara Live Science. McNamara, který je předsedou katedry fyziky a astronomie na kanadské University of Waterloo, uvedl, že nejdůležitějším problémem je, že nalezené kaskády Li a jeho kolegové neodpovídají úplně tomu, co byste očekávali pouze od turbulence. To naznačuje, že by mohly fungovat i jiné efekty, jak autoři studie napsali, nebo možná existuje nějaká neznámá fyzika, která řídí chování turbulence v těchto extrémních podmínkách.
McNamara také přemýšlel, zda vědci plně oddělili účinky jiných druhů pohybů v plynech od skutečné turbulence.
Poukázal také na to, že někteří teoretici, kteří mají podezření na turbulenci, mohou plyn skutečně ochladit více, než ho zahřívá.
Všechno, co řekl, dodal, je to dobrý papír se spoustou dobrých výzkumných pracovníků.
"Jen si myslím, že je třeba udělat ještě více práce."
