Za galaksije je relativno lako napraviti zvijezde. Počnite s hrpom nasumičnih mrlja plina i prašine. Obično će te mrlje biti prilično tople. Da biste ih pretvorili u zvijezde, morate ih ohladiti. Izbacujući svu svoju toplinu u obliku zračenja, mogu se komprimirati. Izbacite više topline, više komprimirajte. Ponavljajte oko milijun godina.

Na kraju se komadići oblaka plina skupljaju i skupljaju, sabijajući se u čvrste male čvorove. Ako gustoće unutar tih čvorova postanu dovoljno visoke, one pokreću nuklearnu fuziju i voila: zvijezde se rađaju.

Kada promatramo masivne galaksije, vidimo goleme količine rendgenskog zračenja koje odlaze iz njihovih jezgri. Ovo zračenje prirodno nosi toplinu. Ovo zračenje prirodno hladi galaksije, posebno u njihovim jezgrama. Dakle, plin u jezgri trebao bi se komprimirati i skupljati u volumenu. Okolni materijal bi trebao primijetiti i pasti iza njega, usmjeravajući se u jezgru.

Ova kompozitna slika prikazuje središnje regije obližnje galaksije Circinus, udaljene oko 12 milijuna svjetlosnih godina. Podaci NASA-inog rendgenskog opservatorija Chandra prikazani su plavom bojom, a podaci s svemirskog teleskopa Hubble žutom, crvenom, cijan i svijetloplavom.

I to ne samo malo: čak tisuću solarnih masagodišnjetrebao bi se urušiti u jezgre najmasivnijih galaksija dok se hlade, hlade, hlade.

Ovo enormno hlađenje i sažimanje trebalo bi, po svemu sudeći, pokrenuti ogromne količine stvaranja zvijezda. Uostalom, imate točno prave uvjete: puno stvari ohlađeno u male džepove.

Dakle, u ovim galaksijama s velikim brojem rendgenskih zraka, trebali bismo vidjeti tone novih zvijezda koje iskaču.

ne radimo.

To je problem.

Tople i ugodne galaksije

Nešto mora održavati ove galaksije toplima unatoč velikom gubitku topline zbog njihove emisije X-zraka. Nešto mora spriječiti da se plin stisne sve do proizvodnje zvijezda. Nešto mora zadržati svjetla zvijezda nisko ugašena .

Kao i kod većine misterija u astronomiji, postoje različite ideje, sve sa svojim vlastitim snagama i slabostima, i nijedna od njih nije u potpunosti zadovoljavajuća. Različiti mehanizmi koji se koriste za objašnjenje ove zagonetke uključuju povratnu informaciju supernove, snažne udarne valove koje otpuhuju masivne zvijezde, magnetska polja koja se pokvare, pa čak i promjenu samog oblika galaksije kako bi se spriječilo daljnje hlađenje.

Možda je najlakše okriviti supermasivne crne rupe koje se nalaze u središtu galaksija. Kako se plin hladi i struji prema unutra, vuče se u crnu rupu. Masivni usisni vrtlog gravitacije gladno se hrani plinom, tjerajući ga dalje. Ali uz sav taj plin koji se komprimira u tako mali volumen, on se jako zagrijava.

Ponekad, ako je mješavina jakih magnetskih sila tačna, mlazovi plina mogu kružiti oko crne rupe, jedva izbjegavajući zaborav ispod horizonta događaja, vjetar i kovitlaju se, na kraju izbijajući iz regije u obliku dugog, tankog mlaza .

Ovaj mlaz nosi puno energije. Dovoljno energije za zagrijavanje cijele jezgre galaksije, sprječavajući daljnje hlađenje.

Ako to nije dovoljno dobro, ekstremno zračenje koje emitira intenzivan vrući plin dok se gura niz jednjak crne rupe može eksplodirati u njezinu okolinu, pružajući više nego dovoljno topline da zaustavi – pa čak i preokrene – tokove hladnog plina .

Može biti.

Pokvareni otkucaji srca

Ovaj scenarij je definitivno privlačan, jer je a) jako čest i b) jako moćan. Na prvi pogled to je savršen klinčer, ali priroda, kao i obično, po navici postaje gadna. Problem je u tome što su hranjenje crnih rupa  fantastično komplicirani sustavi, sa svim vrstama fizičkih procesa koji se miješaju, što ih čini teškim za proučavanje.

I, zar ne znate, kada pokušavamo simulirati ove scenarije na računalu, prateći fiziku najbolje što možemo i najbolje razumijemo, imamo mnogo problema s dovođenjem prave količine energije na prava mjesta. Ponekad se galaksije samo nastavljaju hladiti. Ponekad eksplodiraju. Ponekad prebrzo fluktuiraju naprijed-natrag između zagrijavanja i hlađenja.

Iako još nemamo potpunu i konačnu sliku, istraživači ostvaruju stalan, iako spor, napredak u razumijevanju odnosa između divovskih crnih rupa i njihovih galaksija domaćina. U nedavnom radu znanstvenici su koristili napredne računalne simulacije kako bi pokušali ispitati tu potpunu sliku, uključujući što je moguće više detaljne fizike.

Umjetnikov dojam o ULAS J1120+0641, vrlo udaljenom kvazaru kojeg pokreće crna rupa s masom dvije milijarde puta većom od Sunčeve. Zasluge: ESO/M. Kornmesser

Otkrili su da su suptilnosti bitne kada su u pitanju ovi fantastični procesi koji karakteriziraju nevjerojatnu sirovu snagu prirode u njezinoj najsirovijoj. Naravno, intenzivno zračenje koje odašilje plin koji pada i mlazovi koji izlaze s površine crnih rupa u blizini smrtonosne površine igraju ulogu u reguliranju temperature galaksija. Ali često ne uspijevaju, pogrešno primjenjujući svoju energiju na pogrešna mjesta ili u krivo vrijeme.

Fizika u pomoć

Ali zračenje i mlaznice nisu jedine stvari koje pokreću središnje supermasivne crne rupe. kozmičke zrake, sitne nabijene čestice koje putuju blizu brzine svjetlosti , poplaviti blizinu vrtloga. Pomažu u prijenosu topline lijepim, ujednačenim tempom, održavajući otkucaje srca galaksije u pravilnom ritmu.

Osim toga, tu je dobra stara turbulencija, s kotrljajućim udarnim valovima i općenito lošim temperamentom potaknutim bljeskovima u središtu. Ova turbulencija čini dobar posao u sprječavanju potpunog hlađenja okolnog plina i pucanja u stvaranje zvijezda.

Pa je li to to, potpuna priča? Naravno da ne. Galaksije su živa stvorenja koja dišu, s masivnim motorima gravitacije koji pokreću njihova srca, i isprepletenim tokovima plina oblikovanim moćnim – a ponekad i egzotičnim – silama. To je težak problem za proučavanje, ali fascinantan, budući da utvrđivanjem odnosa između galaksija i njihovih crnih rupa, kako se komunicira kroz tokove i poremećaje hladnog plina, možemo pokušati otključati priču o samoj evoluciji galaksija.

Čitaj više: ' Kozmičke zrake ili turbulencija mogu potisnuti rashladne tokove (gdje ne uspije toplinsko grijanje ili ubrizgavanje momenta) '