"Weer" in clusters van sterrenstelsels kan een al lang bestaande puzzel verklaren, volgens een team van onderzoekers van de Universiteit van Cambridge. De wetenschappers gebruikten geavanceerde simulaties om te laten zien hoe krachtige jets van superzware zwarte gaten worden verstoord door de beweging van heet gas en sterrenstelsels. voorkomen dat gas afkoelt, die anders sterren zouden kunnen vormen. Het team publiceert hun werk in het tijdschrift Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society .

Typische clusters van sterrenstelsels hebben enkele duizenden ledenstelsels, die heel anders kunnen zijn dan onze eigen Melkweg en variëren in grootte en vorm. Deze systemen zijn ingebed in zeer heet gas dat bekend staat als het intraclustermedium (ICM), die allemaal in een onzichtbare halo van zogenaamde 'donkere materie' leven.

Een groot aantal sterrenstelsels heeft superzware zwarte gaten in hun centrum, en deze hebben vaak hogesnelheidsstralen van materiaal die zich over duizenden lichtjaren uitstrekken en die zeer hete lobben in de ICM kunnen opblazen.

De onderzoekers, gevestigd aan het Kavli Instituut voor Kosmologie en het Instituut voor Astronomie, deed state-of-the-art simulaties waarbij de jetlobben tot in de kleinste details werden bekeken en de röntgenstralen die als resultaat werden uitgezonden. Het model legt de geboorte en kosmologische evolutie van de melkwegcluster vast, en stelden de wetenschappers in staat om met ongekend realisme te onderzoeken hoe de jets en lobben die ze opblazen interageren met een dynamische ICM.

Ze ontdekten dat de nep-röntgenwaarnemingen van de gesimuleerde cluster de zogenaamde "röntgenholten" en "heldere röntgenranden" onthulden die werden gegenereerd door superzware door zwarte gaten aangedreven jets, die zelf wordt vervormd door bewegingen in het cluster, opmerkelijk veel lijken op die gevonden in waarnemingen van echte clusters van melkwegstelsels.

Dr. Martin Bourne van het Institute of Astronomy in Cambridge leidde het team. Hij merkte op:"We hebben nieuwe rekentechnieken ontwikkeld, die gebruikmaken van de nieuwste high-performance computertechnologie, om voor het eerst de jetlobben te modelleren met meer dan een miljoen elementen in volledig realistische clusters. Dit stelt ons in staat om de fysieke processen die de bevrijding van de straalenergie aandrijven onder de microscoop te plaatsen."

Terwijl sterrenstelsels in de cluster bewegen, de simulatie laat zien dat ze een soort "weer, " in beweging, het vervormen en vernietigen van de hete lobben van gas die zich aan het einde van de zwarte gatstralen bevinden. De jetlobben zijn enorm krachtig en als ze worden verstoord, leveren enorme hoeveelheden energie aan de ICM.

Het Cambridge-team is van mening dat dit mechanisme voor verstoring van het clusterweer een blijvend probleem kan oplossen:begrijpen waarom ICM-gas niet afkoelt en sterren vormt in het clustercentrum. Deze zogenaamde "koelstroom"-puzzel plaagt astrofysici al meer dan 25 jaar.

De uitgevoerde simulaties bieden een prikkelende nieuwe oplossing die dit probleem zou kunnen oplossen. Dr. Bourne merkte op:"De combinatie van de enorme energieën die door het superzware zwarte gat in de straallobben worden gepompt en het vermogen van clusterweer om de lobben te verstoren en deze energie opnieuw te verdelen naar de ICM, biedt een eenvoudig en toch elegant mechanisme om de koeling op te lossen. stroomprobleem."

Een reeks röntgenruimtetelescopen van de volgende generatie zal in de komende tien jaar in een baan om de aarde worden gelanceerd. Deze geavanceerde instrumenten zouden het debat moeten helpen beslechten - en als intergalactisch weer de geboorte van sterren echt stopt.