За галактиките е сравнително лесно да правят звезди. Започнете с куп случайни петна от газ и прах. Обикновено тези петна ще са доста топли. За да ги превърнете в звезди, трябва да ги охладите. Изхвърляйки цялата си топлина под формата на радиация, те могат да се компресират. Изхвърлете повече топлина, компресирайте повече. Повторете в продължение на милион години.
В крайна сметка парчета от газовия облак се свиват и свиват, компресирайки се в стегнати малки възли. Ако плътността вътре в тези възли стане достатъчно висока, те задействат ядрен синтез и воала: раждат се звезди.
Когато наблюдаваме огромни галактики, виждаме огромни количества рентгеново излъчване, взривяващо се от техните ядра. Това излъчване естествено отвежда топлината. Това излъчване естествено охлажда галактиките, особено в техните ядра. И така, газът в сърцевината трябва да се компресира и да се свива по обем. Околният материал трябва да забележи и да падне зад него, като се прелива в сърцевината.
И не само малко: хиляди слънчеви масина година би трябвало да се сриват в сърцевините на най-масивните галактики, докато се охлаждат, охлаждат, охлаждат.
Това огромно охлаждане и компресиране по всякакви права трябва да предизвика огромно количество образуване на звезди. В крайна сметка имате точно правилните условия: много неща се охлаждат в малки малки джобове.
Така че в тези галактики с натоварвания от рентгенови излъчвания трябва да виждаме тонове нови звезди да изскачат.
Не го правим
Това е проблем.
Нещо трябва да запази топлините от тези галактики въпреки големите загуби на топлина от рентгеновото им излъчване. Нещо трябва да спре газът да се компресира докрай до получаване на звезди. Нещо трябва да държи светлините на звездите ниски.
Както при повечето мистерии в астрономията, има различни идеи, всички със собствени силни и слаби страни и нито една от тях не е напълно задоволителна. Разнообразието от механизми, използвани за обяснение на тази главоблъсканица, включват обратна връзка на свръхновите, мощни ударни вълни, издухани от масивни звезди, магнитни полета, които вървят сено и дори променят самата форма на галактиката, за да предотвратят по-нататъшно охлаждане.
Може би най-лесните неща са виновни за свръхмасивните черни дупки, които седят в центъра на галактиките. Докато газът се охлажда и тече навътре, той се привлича към черната дупка. Масивният всмукващ вихър на гравитацията жадно се захранва с газ, карайки го още по-надолу. Но с целия този газ, който се компресира в такъв малък обем, той се загрява изключително.
Понякога, ако смесицата от силни магнитни сили е точно, потоци от газ могат да се въртят около черната дупка, като едва избягват забравата под хоризонта на събитията, вятър и вихър наоколо, в крайна сметка взривяващи се от региона под формата на дълга, тънка струя.
Тази струя носи много енергия. Достатъчно енергия за загряване на цялото ядро на галактиката, предотвратявайки по-нататъшното охлаждане.
Ако това не е достатъчно добро, екстремната радиация, излъчвана от интензивния горещ газ, когато се изтласка надолу по канала на черната дупка, може да избухне в околностите му, осигурявайки повече от достатъчно топлина, за да спре - и дори да обърне - потоците на хладен газ ,
Може би.
Този сценарий определено е привлекателен, защото е а) наистина често срещан и б) наистина мощен. На пръв поглед е перфектен клинчар, но природата, както обикновено, е навик да се гади. Проблемът е, че захранването на черни дупки е фантастично сложни системи, като всички физически процеси се смесват заедно, което ги прави трудни за изучаване.
И не бихте ли го знаете, когато се опитваме да симулираме тези сценарии на компютър, следвайки физиката, доколкото можем и най-добре разбираме, имаме много проблеми с правилните количества енергия на правилните места. Понякога галактиките просто продължават да се охлаждат. Понякога те взривяват. Понякога те се колебаят напред-назад между нагряването и охлаждането твърде бързо.
Въпреки че все още нямаме пълна и окончателна картина, изследователите постигат стабилен, макар и бавен, напредък в разбирането на връзката между гигантските черни дупки и техните галактики. В неотдавнашен документ учените използваха съвременни компютърни симулации, за да се опитат да разгледат тази пълна картина, включително колкото е възможно по-подробна физика.
Те откриха, че когато става въпрос за тези фантастични процеси, представящи страхотната сурова сила на природата в най-ярката, тънкост. Разбира се, интензивното излъчване, излъчвано от падащия газ и струите, избягали близо до смъртната повърхност на черните дупки, играят роля за регулирането на температурите на галактиките. Но те често се провалят, неправилно прилагайки енергията си на грешни места или грешни времена.
Но радиацията и струите не са единствените неща, задвижвани от централните супермасивни черни дупки. Космическите лъчи, мънички заредени частици, пътуващи близо до скоростта на светлината, заливат околностите на вирата. Те помагат да се транспортира топлина с приятно равномерно, равномерно темпо, поддържайки сърцебиенето на галактиката да върви в редовен ритъм.
Плюс това има добра старомодна турбулентност, с търкалящи се ударни вълни и общ лош темперамент, задвижван от пламъците в центъра. Тази турбуленция върши чудесна работа за предотвратяване на околния газ да се охлади напълно и да избухне в образуване на звезди.
Така ли е това, пълната история? Разбира се, че не. Галактиките са живи, дишащи същества, с масивни двигатели на гравитацията, управляващи сърцата им, и преплетени потоци от газ, оформени от мощни - а понякога и екзотични - сили. Труден е проблемът да се изучава, но увлекателен, тъй като чрез фиксиране на връзката между галактиките и техните черни дупки, съобщени чрез потоците и нарушенията на хладния газ, можем да се опитаме да отключим историята на самата еволюция на галактиката.
Прочетете още: „Космическите лъчи или турбуленция могат да потиснат охлаждащите потоци (където термичното отопление или инерцията не се инжектира)“
