Supermasivne crne rupe u srcima galaksija mogu eksplozirati vruće, turbulentne valove plina kroz svemir, održavajući galaktičke nakupine živima.
I po prvi put astrofizičari vjeruju da su vidjeli tu turbulenciju na djelu.
Zavirite u masivni galaksije i vidjet ćete vrući plin kako se vrti u svojoj jezgri, ispunjavajući prostor između zvijezda i galaksija. Ali postoji tajna oko ovog plina. Kako ostaje tako vruće? Jednostavni modeli sugeriraju da bi on trebao gubiti energiju puno brže nego što je slučaj, i da bi gravitacija trebala početi vezati cijeli oblak zajedno u zvijezde u roku od oko milijardu godina od njegovog formiranja. Te bi zvijezde zauzvrat izgorjele i galaksija bi umrla s njima. Astrofizičari ovaj proces nazivaju "katastrofalnim hlađenjem". Ali to se ne događa.
Ispada da su 2005. godine istraživači pronašli djelomično objašnjenje zašto ne. Pronašli su mjehuriće koji se formiraju unutar tih gustih plinskih oblaka, divovskih šupljina u prostoru - nekih velikih poput Mliječnog puta. Ti se divovski mjehurići udaljavali od supermasivne crne rupe u galaktičkim centrima, a zauzvrat, čini se da su, kako pišu istraživači, spriječili katastrofalno hlađenje.
Ali ostalo je pitanje: kako se sva ta energija prenosi u plin oko mjehurića? U novom radu, objavljenom u bazi arXiv 18. studenoga (rad još nije prošao formalni postupak stručne recenzije), istraživači izvještavaju o dokazima turbulencija oko mjehurića: kovitlaci i vrtlozi koji se odvajaju od manjih vrtloga i vrtloga koji se okreću još manjih vrtloga. S vremenom, teorija ide, da kaotično ponašanje doseže mikroskopsku razinu, gdje se raspršuje kao toplina.
"Mjehurić možete zamisliti kao žlicu koja miješa vrući čaj", rekao je za Live Science autor studije Yuan Li, astrofizičar sa Kalifornijskog sveučilišta, Berkeley.
Žlica stvara "skupno gibanje" čaja, ali izvucite žlicu i primijetit ćete manje kovitline u tekućini, koje stvaraju još manje zavoje. Kad se vrtlozi prestanu vrtjeti, to je zbog toga što se njihova energija pretvorila u toplinu, rekla je. U šalici vašeg stola grijanje nije baš dramatično; ti bi se trudio da prokuhaš vodu samo miješajući je. Ali energija mjehurića koji se kreću kroz svemir je mnogo intenzivnija, a čini se da turbulencija značajan dio toga pretvara iz kinetičke energije u toplinu.
Li i njezini koautori nisu napravili nova zapažanja za otkrivanje turbulencija. Umjesto toga, uočili su ga u podacima koji su već dostupni iz galaksijskih klastera Perseus, Abell 2597 i Djevica.
Žlice hladnije plinske niti kroz oblake u središtima tih galaksija, rekao je Li. Ovi nevjerojatno precizni podaci visoke rezolucije omogućili su Liju da napravi kartu brzine kretanja plina u svakoj točki i u kojem smjeru.
Ta je toplinska karta pokazala jasan obrazac turbulencije. "U režimu turbulencije veliki su vrtlozi koji prave male vrtnje praveći još manje vrtložnike. Imate prekrasnu kaskadu", rekao je Li.
Čini se da se "prekrasna kaskada" pojavila u središtu svakog galaksijskog klastera.
"Nisam to očekivala, nitko to nije očekivao", rekla je.
Čak su i najmanji vrtlozi ovdje u nezamislivim razmjerima, dovoljno veliki da lako progutaju naš sunčev sustav. Napokon, rekao je Li, oni se odvijaju u kojoj količini guste kante za smeće pune galaksija. Brian McNamara, vodeći autor Nature Nature iz 2005. godine koji je prvi sugerirao da mjehurići mogu zagrijavati ove plinove, rekao je da je novo otkriće fascinantno, ali da ima rezerve.
"Sve je to vrlo zanimljivo. Ali po mom mišljenju to nije zaključno. Nisam u potpunosti uvjeren", rekla je McNamara za Live Science. McNamara, koja je predsjedateljica Odjela za fiziku i astronomiju na kanadskom Sveučilištu u Waterloou, rekla je da je najvažnije pitanje to što kaskade koje su Li i njegovi kolege pronašli ne odgovaraju baš onim što biste očekivali od turbulencija. To upućuje na to da bi drugi efekti mogli biti na djelu, napisali su autori studije ili je možda nepoznata fizika koja upravlja turbulencijom u ekstremnim uvjetima.
McNamara se također zapitala jesu li istraživači potpuno rastavljali učinke drugih vrsta pokreta u plinovima od prave turbulencije.
Također je istaknuo da neki teoretičari sumnjaju da turbulencija može zapravo hladiti plin više nego što ga zagrijava.
Sve što je rekao, dodao je, ovo je dobar rad s puno dobrih istraživača.
"Samo mislim da treba još posla."