Stormfuldt klyngevejr kunne frigøre sorte huls kraft og forklare mangel på kosmisk afkøling

"Vejret" i galaksehobe kan forklare et langvarigt puslespil, ifølge et team af forskere ved University of Cambridge. Forskerne brugte sofistikerede simuleringer til at vise, hvordan kraftfulde jetfly fra supermassive sorte huller forstyrres af bevægelsen af ​​varm gas og galakser, forhindrer gas i at afkøle, som ellers kunne danne stjerner. Holdet offentliggør deres arbejde i tidsskriftet Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society .

Typiske galaksehobe har flere tusinde medlemsgalakser, som kan være meget anderledes end vores egen Mælkevej og variere i størrelse og form. Disse systemer er indlejret i meget varm gas kendt som intracluster medium (ICM), som alle lever i en uset glorie af såkaldt 'mørkt stof'.

Et stort antal galakser har supermassive sorte huller i deres centre, og disse har ofte højhastighedsstråler af materiale, der strækker sig over tusinder af lysår, som kan puste meget varme lapper op i ICM.

Forskerne, baseret på Kavli Institut for Kosmologi og Institut for Astronomi, udført state-of-the-art simuleringer, hvor man kiggede på jetloberne i fine detaljer og de røntgenstråler, der udsendes som et resultat. Modellen fanger fødslen og den kosmologiske udvikling af galaksehoben, og gjorde det muligt for forskerne at undersøge med hidtil uset realisme, hvordan de jetfly og lober, de puster op, interagerer med en dynamisk ICM.

De fandt ud af, at de falske røntgenobservationer af den simulerede klynge afslørede de såkaldte "røntgenhulrum" og "røntgenlyskanter" genereret af supermassive sorte hul-drevne jetfly, som i sig selv er forvrænget af bevægelser i klyngen, ligner bemærkelsesværdigt dem, der findes i observationer af rigtige galaksehobe.

Dr. Martin Bourne fra Institute of Astronomy i Cambridge ledede holdet. Han kommenterede:"Vi har udviklet nye beregningsteknikker, som udnytter den nyeste højtydende computerteknologi, for første gang at modellere jetloberne med mere end en million elementer i fuldt realistiske klynger. Dette giver os mulighed for at placere de fysiske processer, der driver frigørelsen af ​​jetenergien under mikroskopet."

Når galakser bevæger sig rundt i hoben, simuleringen viser, at de skaber en slags "vejr, " bevæger sig, deformerer og ødelægger de varme lapper af gas, der findes for enden af ​​de sorte huls jetfly. Jetloberne er enormt kraftige, og hvis de forstyrres, levere enorme mængder energi til ICM.

Cambridge-teamet mener, at denne klyngevejrafbrydelsesmekanisme kan løse et vedvarende problem:at forstå, hvorfor ICM-gas ikke afkøles og danner stjerner i klyngens centrum. Dette såkaldte "kølende flow"-puslespil har plaget astrofysikere i mere end 25 år.

De udførte simuleringer giver en fristende ny løsning, der kunne løse dette problem. Dr. Bourne kommenterede:"Kombinationen af ​​de enorme energier, der pumpes ind i jetloberne af det supermassive sorte hul og klyngevejrets evne til at forstyrre lapperne og omfordele denne energi til ICM'en giver en enkel og alligevel elegant mekanisme til at løse afkølingen. flow problem."

En række næste generations røntgenrumteleskoper vil blive sendt i kredsløb i løbet af det næste årti. Disse avancerede instrumenter skulle hjælpe med at afgøre debatten - og hvis intergalaktisk vejr virkelig stopper fødslen af ​​stjerner.