Pro galaxie je relativně snadné vytvářet hvězdy. Začněte s partou náhodných kuliček plynu a prachu. Tyto kuličky budou obvykle velmi teplé. Chcete-li je změnit na hvězdy, musíte je vychladnout. Vypuštěním veškerého tepla ve formě záření se mohou komprimovat. Vypusťte více tepla, více komprimujte. Opakujte asi milion let.
Nakonec se kousky plynového oblaku smršťují a zmenšují a stlačují se do úzkých malých uzlů. Pokud jsou hustoty uvnitř těchto uzlů dostatečně vysoké, vyvolávají jadernou fúzi a voila: rodí se hvězdy.
Když pozorujeme obrovské galaxie, vidíme obrovské množství rentgenového záření vystřelujícího z jejich jader. Toto záření přirozeně odvádí teplo. Toto záření přirozeně ochlazuje galaxie, zejména v jejich jádrech. Proto by měl být plyn v jádru stlačován a zmenšován. Okolní materiál by si toho měl všimnout a spadnout za něj a přelít se do jádra.
A ne jen trochu: až tisíc solárních hmotza rok měl by se zhroutit do jader nejmasivnějších galaxií, když se ochladily, ochladily, ochladily.
Toto obrovské chlazení a stlačování by mělo, podle všech práv, vyvolat obrovské množství tvorby hvězd. Koneckonců, máte přesně ty správné podmínky: spousta věcí se ochladila do malých malých kapes.
Takže v těchto galaxiích se spoustou rentgenového výstupu bychom měli vidět, jak se vynořují tuny nových hvězd.
My ne.
To je problém.
Něco musí tyto galaxie udržovat v teple, a to navzdory velké ztrátě tepla z jejich rentgenové emise. Něco musí zastavit stlačování plynu až dolů, aby se vytvořily hvězdy. Něco musí udržovat nízké světlo hvězd.
Stejně jako u většiny záhad v astronomii existují i různé myšlenky, všechny se svými silnými a slabými stránkami a žádná z nich není zcela uspokojivá. Různé mechanismy používané k vysvětlení tohoto hlavolamu zahrnují zpětnou vazbu supernovy, silné rázové vlny foukané masivními hvězdami, magnetická pole přecházející do sena, a dokonce mění samotný tvar galaxie, aby se zabránilo dalšímu ochlazení.
Snad nejjednodušší věcí na vině jsou supermasivní černé díry, které sedí uprostřed galaxií. Když se plyn ochladí a teče dovnitř, přitahuje se k černé díře. Masivní sací vír gravitace hladově přivádí plyn a tlačí ho dále dolů. Ale se vším tím plynem komprimujícím do tak malého objemu se ohřívá ohromně.
Někdy, pokud je kombinace silných magnetických sil v pořádku, proudy plynu se mohou otáčet kolem černé díry, sotva se vyvarovat zapomnění pod horizontem události, větru a víření kolem, případně vystřelení z oblasti ve formě dlouhé, tenké proud.
Tento paprsek nese hodně energie. Dostatek energie k zahřátí celého jádra galaxie, čímž se zabrání dalšímu ochlazení.
Pokud to není dost dobré, může extrémní záření vyzařované intenzivním horkým plynem, když se dostane dolů do jímky černé díry, vystřelit na jeho okolí a poskytnout více než dostatek tepla, aby zastavilo - a dokonce obrátilo - toky chladného plynu .
Možná.
Tento scénář je rozhodně lákavý, protože je a) opravdu běžný ab) opravdu silný. Na první pohled je to dokonalý klinčák, ale příroda, jako obvykle, jako zvyk otřesných. Problém spočívá v tom, že krmení černých děr je fantasticky komplikovaný systém, kdy se různé fyzikální procesy mísí dohromady, což ztěžuje studium.
A kdybyste to nevěděli, když se pokusíme simulovat tyto scénáře na počítači, sledujeme-li fyziku, jak nejlépe umíme a co nejlépe rozumíme, máme spoustu problémů se správným množstvím energie na správná místa. Někdy se galaxie stále chladí. Někdy vyhodí do vzduchu. Někdy kolísají mezi ohřevem a chlazením příliš rychle.
I když zatím nemáme úplný a konečný obraz, vědci dosahují stabilního, i když pomalého pokroku v porozumění vztahu mezi obrovskými černými dírami a jejich hostitelskými galaxiemi. V nedávném článku vědci použili pokročilé počítačové simulace, aby se pokusili prozkoumat celý obraz, včetně co největšího množství podrobných fyzik.
Zjistili, že pokud jde o tyto fantastické procesy představující úžasnou surovou sílu přírody v její nejjemnější a nejjemnější záležitosti. Jasné je, že intenzivní záření emitované plynem a tryskami unikajícími z blízkosti smrtelného povrchu černých děr hrají roli při regulaci teploty galaxií. Často však selhávají a nesprávně aplikují svou energii na nesprávná místa nebo ve špatné časy.
Ale radiace a trysky nejsou jedinými věcmi poháněnými centrálními supermasivními černými dírami. Kosmické paprsky, malé nabité částice, které se pohybují blízko rychlosti světla, zaplavují okolí maelstromu. Pomáhají dopravovat teplo příjemným, rovnoměrným tempem a udržují rytmus srdce v pravidelném rytmu.
Navíc je tu dobrá staromódní turbulence, s valivými rázovými vlnami a všeobecným špatným temperamentem poháněným odlesky ve středu. Tato turbulence dělá skvělou práci v tom, že zabraňuje úplnému ochlazení okolního plynu a propuknutí do tvorby hvězd.
Takže je to celý příběh? Samozřejmě že ne. Galaxie jsou živé, dýchající stvoření s masivními gravitačními motory pohánějícími jejich srdce a vzájemně propojené toky plynu formované silnými - a někdy exotickými - silami. Je to obtížný problém studovat, ale fascinující, protože upnutím vztahu mezi galaxiemi a jejich černými dírami, jak jsou komunikovány prostřednictvím toků a narušení chladného plynu, se můžeme pokusit odemknout příběh samotné galaxie.
Přečtěte si více: „Kosmické paprsky nebo turbulence mohou potlačit chladicí toky (v případě selhání tepelného zahřívání nebo hybnosti)“
