Het is relatief eenvoudig voor sterrenstelsels om sterren te maken. Begin met een hoop willekeurige klodders gas en stof. Meestal zullen die klodders behoorlijk warm zijn. Om ze in sterren te veranderen, je moet ze afkoelen. Door al hun warmte te dumpen in de vorm van straling, ze kunnen comprimeren. meer warmte dumpen, meer comprimeren. Herhaal dit voor een miljoen jaar of zo.

Uiteindelijk krimpen en krimpen stukjes van de gaswolk, zichzelf samendrukken in een strakke kleine knopen. Als de dichtheden in die knopen hoog genoeg worden, ze veroorzaken kernfusie en voila:sterren worden geboren.

Wanneer we massieve sterrenstelsels waarnemen, we zien enorme hoeveelheden röntgenstraling wegschieten uit hun kernen. Deze straling voert van nature warmte af. Deze straling koelt op natuurlijke wijze de sterrenstelsels af, vooral in hun kernen. Dus, het gas in de kern zou in volume moeten comprimeren en krimpen. Het omringende materiaal moet het opmerken en erachter vallen, zichzelf doorsluizen naar de kern.

En niet een klein beetje:maar liefst duizend zonsmassa's per jaar zouden moeten instorten in de kernen van de meest massieve sterrenstelsels als ze afkoelen, koel, koel.

Deze enorme koeling en compressie zou, met alle rechten, veroorzaken enorme hoeveelheden stervorming. Ten slotte, je hebt precies de juiste voorwaarden:veel spullen zijn afgekoeld in kleine zakjes.

Dus in deze sterrenstelsels met veel röntgenstraling, we zouden tonnen nieuwe sterren moeten zien opduiken.

Wij niet.

Dat is een probleem.

Warme en gezellige sterrenstelsels

Er moet iets zijn om deze sterrenstelsels warm te houden, ondanks het grote warmteverlies door hun röntgenstraling. Iets moet voorkomen dat het gas helemaal naar beneden wordt gecomprimeerd om sterren te maken. Er moet iets zijn om de starlights laag te houden.

Zoals met de meeste mysteries in de astronomie, er zijn verschillende ideeën, allemaal met hun eigen sterke en zwakke punten, en geen van hen was helemaal bevredigend. De verscheidenheid aan mechanismen die worden gebruikt om dit raadsel te verklaren, zijn onder meer supernova-feedback, krachtige schokgolven uitgeblazen door massieve sterren, magnetische velden die in de war raken, en zelfs de vorm van de melkweg veranderen om verdere afkoeling te voorkomen.

Misschien zijn de gemakkelijkste dingen om de schuld te geven de superzware zwarte gaten die zich in het centrum van de sterrenstelsels bevinden. Terwijl het gas afkoelt en naar binnen stroomt, het trekt zichzelf naar het zwarte gat. De enorme zuigende draaikolk van de zwaartekracht voedt zich hongerig van het gas, verder naar beneden rijden. Maar met al dat gas samengeperst tot zo'n klein volume, het warmt op, enorm.

Soms, als de mix van sterke magnetische krachten precies goed is, gasstromen kunnen rond het zwarte gat draaien, nauwelijks vergetelheid vermijden onder de waarnemingshorizon, wind en wervel rond, uiteindelijk uit de regio schieten in de vorm van een lange, dunne straal.

Deze jet vervoert veel energie. Genoeg energie om de hele kern van de melkweg op te warmen, verdere afkoeling te voorkomen.

Als dat niet goed genoeg is, de extreme straling die wordt uitgezonden door het intense hete gas wanneer het door de slokdarm van het zwarte gat wordt geduwd, kan wegblazen naar zijn omgeving, meer dan genoeg warmte leveren om de stromen van koel gas te stoppen - en zelfs om te keren.

Kan zijn.

Een rotte hartslag

Dit scenario is zeker aantrekkelijk, omdat het a) heel gewoon is en b) echt krachtig. Op het eerste gezicht is het een perfecte clincher, maar de natuur, zoals gewoonlijk, als een gewoonte om gemeen te worden. Het probleem is dat het voeden van zwarte gaten fantastisch gecompliceerde systemen zijn, met allerlei fysieke processen die zich vermengen, waardoor ze moeilijk kunnen studeren.

En, zou je het niet weten, wanneer we deze scenario's op een computer proberen te simuleren, de natuurkunde zo goed mogelijk volgen en zo goed mogelijk begrijpen, we hebben veel moeite om de juiste hoeveelheden energie op de juiste plaatsen te krijgen. Soms blijven de sterrenstelsels gewoon afkoelen. Soms ontploffen ze. Soms schommelen ze te snel heen en weer tussen verwarmen en afkoelen.

Hoewel we nog geen volledig en definitief beeld hebben, onderzoekers maken gestage, als langzaam, vooruitgang in het begrijpen van de relatie tussen gigantische zwarte gaten en hun gastheerstelsels. In een recente krant, wetenschappers gebruikten geavanceerde computersimulaties om dat volledige beeld te onderzoeken, inclusief zoveel mogelijk gedetailleerde fysica.

Ze ontdekten dat als het gaat om deze fantastische processen met de ontzagwekkende rauwe kracht van de natuur op zijn rauwst, subtiliteiten zijn belangrijk. Zeker wel, de intense straling die wordt afgegeven door het invallende gas en de jets die ontsnappen uit de buurt van het dodelijke oppervlak van de zwarte gaten, spelen een rol bij het reguleren van de temperaturen van sterrenstelsels. Maar vaak mislukken ze hun energie verkeerd inzetten op de verkeerde plaatsen of op de verkeerde tijden.

Natuurkunde aan de redding

Maar straling en jets zijn niet de enige dingen die worden aangedreven door de centrale superzware zwarte gaten. Kosmische stralen, kleine geladen deeltjes die dicht bij de lichtsnelheid reizen, de omgeving van de maalstroom overstromen. Ze helpen de warmte gelijkmatig te transporteren, gestaag tempo, de hartslag van de melkweg op een regelmatig ritme te houden.

Plus er is goede ouderwetse turbulentie, met rollende schokgolven en algemeen slecht temperament gedreven door de opflakkeringen in het midden. Deze turbulentie doet prima werk om te voorkomen dat het omringende gas volledig afkoelt en in stervorming barst.

Zo is dit het, het volledige verhaal? Natuurlijk niet. Melkwegstelsels leven, ademende wezens, met enorme zwaartekrachtmotoren die hun harten drijven, en met elkaar verweven gasstromen gevormd door krachtige - en soms exotische - krachten. Het is een moeilijk probleem om te studeren, maar een fascinerende omdat door de relatie tussen sterrenstelsels en hun zwarte gaten vast te stellen, zoals gecommuniceerd door de stromen en verstoringen van koel gas, we kunnen proberen het verhaal van de evolutie van de melkweg zelf te ontrafelen.