В черных дырах есть сердце и легкие, благодаря им галактики избегают ранней смерти

Новое исследование предполагает, что галактики избегают ранней смерти, поскольку у них есть «сердце» и «легкие», которые эффективно регулируют их «дыхание» и не дают им бесконтрольно разрастаться.

Если бы этого не происходило, Вселенная старела бы гораздо быстрее, чем сейчас, и все, что мы видели бы сегодня, — это огромные «зомби»-галактики, кишащие мертвыми и умирающими звездами.

В исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, рассматривается одна из величайших загадок Вселенной — почему галактики не такие большие, как предполагают астрономы. Что-то, по-видимому, душит их огромный потенциал роста, ограничивая количество газа, которое они поглощают для превращения в звезды. А это означает, что вместо бесконечного роста что-то внутри сопротивляется тому, что считалось неизбежным действием гравитации.

Теперь астрофизики полагают, что они, возможно, раскрыли этот секрет. Авторы исследования предполагают, что галактики на самом деле могут контролировать скорость своего роста посредством того, как они «дышат».

Исследователи сравнили сверхмассивную черную дыру в центре галактики с сердцем, а биполярные сверхзвуковые струи газа, которые они испускают  — с дыхательными путями, питающими легкие. Импульсы из черной дыры могут привести к возникновению фронтов ударной струи, колеблющихся вперед и назад вдоль обеих осей струи, подобно тому, как грудная диафрагма в организме человека движется вверх и вниз внутри грудной полости, наполняя и сдувая оба легких.

Это, в свою очередь, может привести к тому, что энергия струи будет широко передаваться в окружающую среду, подобно тому, как мы выдыхаем теплый воздух, что ведет к замедлению аккреции и роста галактического газа.

Эту теорию выдвинули после создания новых, ранее не применявшихся моделей для изучения роли сверхзвуковых струй в сдерживании роста галактик. Они подразумевали, что «сердцу» черной дыры придется пульсировать, а струи будут находиться под высоким давлением — что очень похоже на форму гипертонии, если проводить аналогию с человеческим телом.

Эти явления аналогичны земным эквивалентам звуковых и ударных волн, возникающих при открывании бутылки шампанского, выхлопным газам ракет и проколу герметичного корпуса.

Астрофизики поняли, что струи должны каким-то образом поддерживать тело — окружающий галактику газ — и именно это они обнаружили в ходе компьютерного моделирования высокого давления. «Сердце» посылало поток импульсов в струи высокого давления, заставляя их менять форму в результате сильфонного действия колеблющихся фронтов ударных волн. Эти струи под избыточным давлением эффективно расширялись как легкие, наполненные воздухом. При этом они передавали звуковые волны в окружающую галактику в виде серии колебаний давления, которые и подавляли рост галактики.

В настоящее время есть некоторые свидетельства наличия ряби во внегалактических средах, например, той, что наблюдается в соседнем скоплении галактик Персей, связанном с огромными пузырями горячего газа, которые, как полагают ученые, являются примерами звуковых волн. Считалось, что эти колебания отвечают за поддержание окружающей среды вокруг галактики, хотя механизм их генерации отсутствовал.

Таким образом, традиционные космологические модели не способны объяснить потоки газа в галактиках. Авторы нового исследования пришли к выводу, что продолжительность жизни галактики может быть продлена с помощью ее «сердца и легких», где сверхмассивный двигатель черной дыры, заключенный  в ее ядре, помогает сдерживать рост, ограничивая количество газа, коллапсирующего в звезды на ранней стадии.

По мнению авторов работы, это помогло создать галактики такими, какими мы видим их сегодня. Без этого механизма галактики к настоящему времени исчерпали бы свое топливо и вымерли, как это происходит с некоторыми галактиками, называемыми «зомби».