Надмасивні чорні діри в серцях галактик можуть вибухати через космос гарячими, бурхливими хвилями газу, зберігаючи кластери галактики живими своїм теплом.
І вперше астрофізики вважають, що бачили цю турбулентність в дії.
Загляньте в масивний галактичний скупчення, і ви побачите, як гарячий газ кружляє в його ядрі, заповнюючи простір між зірками і галактиками. Але в цьому газі є таємниця. Як воно залишається таким гарячим? Прості моделі припускають, що вона повинна втрачати енергію набагато швидше, ніж це робить, і гравітація повинна почати зв'язувати всю хмару разом у зірки протягом приблизно мільярда років після її формування. Ці зірки, в свою чергу, вигоріли б, і галактика померла з ними. Астрофізики називають цей процес "катастрофічним похолоданням". Але цього не відбувається.
Виявляється, ще в 2005 році дослідники знайшли часткове пояснення, чому ні. Вони виявили бульбашки, що утворюються в тих щільних газових хмарах, гігантських порожнинах у просторі - деякі великі, як Чумацький Шлях. Ці гігантські бульбашки віддалялися від надмасивних чорних дір у галактичних центрах, і, в свою чергу, писали дослідники, здавалося, запобігають катастрофічному похолодженню.
Але питання залишалося: як вся ця енергія передається в газ навколо бульбашок? У новому документі, опублікованому в базі даних arXiv 18 листопада (стаття ще не пройшла офіційний процес експертного огляду), дослідники повідомляють про докази турбулентності навколо бульбашок: сучки і вихри, які відкручують менші сучки і вихри, які крутяться все ще менші сучки. З часом іде теорія, що хаотична поведінка досягає мікроскопічного рівня, де вона розсіюється як тепло.
"Ви можете зобразити міхур як ложку, яка перемішує гарячий чай", - розповів Live Science автор ведучого дослідження Юан Лі, астрофізик з Каліфорнійського університету, Берклі.
Ложка створює "об'ємний рух" чаю, але витягніть ложку, і ви помітите менші сучки, що утворюються в рідині, які створюють ще менші круги. Коли вихри перестають крутитися, це тому, що їх енергія перетворилася на тепло, сказала вона. У кухлі на вашому столі нагрівання не дуже драматичне; Ви б намагалися кип'ятити воду лише помішуючи її. Але енергія бульбашок, що рухаються через космос, набагато інтенсивніше, і здається, що турбулентність перетворює значну частину її з кінетичної енергії в теплову.
Лі та її співавтори не зробили нових спостережень, щоб знайти турбулентність. Натомість вони помітили це у вже доступних даних із галактичних скупчень Персей, Абел 2597 та Діва.
Лі зазначає, що нитки холоднішої газової нитки через хмари в центрах цих галактик. Ці неймовірно точні дані з високою роздільною здатністю дозволили Лі скласти карту швидкості руху газу в кожній точці і в якому напрямку.
Ця теплова карта показала чітку картину турбулентності. "У режимі турбулентності є великі вихрі, які роблять маленькі вихри, роблячи ще менші вихри. У вас прекрасний каскад", - сказав Лі.
"Гарний каскад" з'явився у центрі кожного кластера галактики.
"Я цього не очікувала, ніхто цього не очікував", - сказала вона.
Навіть найменші вітрянки тут у немислимому масштабі, досить великі, щоб легко проковтнути нашу Сонячну систему. Зрештою, за словами Лі, вони займають велику кількість щільних "сміттєвих баків, повних галактик". Брайан Макнамара, головний автор газети «Природа 2005 року», який вперше припустив, що бульбашки можуть нагрівати ці гази, сказав, що він знайшов нову знахідку захоплюючою, але мав застереження.
"Це все дуже цікаво. Але, на мій погляд, це не є переконливим. Я не повністю переконаний", - сказала Макнамара Live Science. Макнамара, яка є головою кафедри фізики та астрономії в канадському університеті Ватерлоо, сказала, що найважливіше питання полягає в тому, що каскади, знайдені Лі та колегами, не зовсім відповідають тому, що ви очікували від турбулентності. Це говорить про те, що інші наслідки можуть бути на роботі, писали автори дослідження, або, можливо, є якась невідома фізика, яка регулює поведінку турбулентності в цих екстремальних умовах.
Макнамара також поцікавилась, чи дослідники повністю відсторонили вплив інших видів рухів у газах від справжньої турбулентності.
Він також зазначив, що деякі теоретики підозрюють, що турбулентність може насправді охолоджувати газ більше, ніж він його нагріває.
Все, що він сказав, додав він, це хороший документ з участю безлічі хороших дослідників.
"Я просто думаю, що ще належить виконати більше роботи".
