Согласно новому исследованию, галактики избегают ранней смерти, потому что у них есть "сердце и легкие", которые эффективно регулируют их "дыхание" и не дают им выйти из-под контроля.
Если бы они этого не делали, Вселенная старела бы гораздо быстрее, чем сейчас, и все, что мы видели бы сегодня, - это огромные галактики-"зомби", кишащие мертвыми и умирающими звездами.
Об этом говорится в новом исследовании, опубликованном в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества, в котором исследуется одна из величайших загадок Вселенной — почему галактики не так велики, как ожидали бы астрономы.
Что-то, по-видимому, сдерживает их огромный потенциал, ограничивая количество газа, который они поглощают для превращения в звезды, а это означает, что вместо бесконечного роста что-то внутри сопротивляется тому, что считалось неизбежным действием силы тяжести.
Теперь астрофизики из Кентского университета считают, что они, возможно, раскрыли секрет. Они предполагают, что галактики на самом деле могут контролировать скорость своего роста с помощью того, как они "дышат".
В своей аналогии исследователи сравнили сверхмассивную черную дыру в центре галактики с ее сердцем и двумя биполярными сверхзвуковыми струями газа и излучения, которые они испускают в дыхательные пути, питающие пару легких.
Импульсы от черной дыры — или "сердца" — могут привести к тому, что ударные фронты струи будут колебаться взад и вперед вдоль обеих осей струи, подобно тому, как грудная диафрагма в человеческом теле движется вверх и вниз внутри грудной полости, раздувая и сдувая воздух из обоих легких.
Это может привести к тому, что энергия струи будет широко распространяться в окружающую среду, подобно тому, как мы выдыхаем теплый воздух, что приведет к замедлению аккреции и роста галактического газа.
Аспирант Карл Ричардс (Carl Richards) выдвинул эту теорию после создания новых, ранее не опробованных моделей, чтобы исследовать роль сверхзвуковых струй, которые могут играть в сдерживании роста галактик.
Это позволяло "сердцу" черной дыры пульсировать, а струям находиться под высоким давлением — очень похоже на форму гипертонии, если сравнивать с человеческим организмом. По его словам, это заставляло струи "действовать как кузнечные мехи", посылая звуковые волны, "похожие на рябь на поверхности пруда".
Это явление похоже на земной эквивалент звуковых и ударных волн, возникающих при открытии бутылки шампанского, визге автомобиля, выхлопах ракет и пробитии герметичных корпусов.
"Мы поняли, что у струй должны быть какие—то средства для поддержания тела — окружающего галактику газа - и это то, что мы обнаружили в ходе нашего компьютерного моделирования", - сказал Ричардс.
"Неожиданное поведение было обнаружено, когда мы проанализировали компьютерное моделирование высокого давления и позволили сердцу пульсировать. Это направило поток импульсов в струи высокого давления, заставив их изменить форму в результате действия, подобного сильфону, колеблющихся ударных фронтов струи".
По словам исследователей, эти струи с избыточным давлением эффективно расширялись, "как наполненные воздухом легкие".
При этом они передавали звуковые волны в окружающую галактику в виде серии пульсаций давления, которые, как затем было показано, подавляли рост галактики.
Есть некоторые свидетельства наличия ряби во внегалактических средах, например, наблюдаемой в соседнем скоплении галактик Персей, связанной с огромными пузырьками горячего газа, которые, как полагают, являются примерами звуковых волн.
Уже тогда считалось, что эти колебания отвечают за поддержание окружающей среды, окружающей галактику, хотя механизм их возникновения отсутствовал.
Таким образом, традиционные космологические модели не в состоянии объяснить поток газа в галактики, что приводит к одной из величайших загадок Вселенной, поэтому они полагаются на то, что высокоактивная черная дыра в сердце галактики оказывает некоторое сопротивление.
"Однако сделать это непросто, и у нас есть ограничения по типу пульсации, размеру черной дыры и качеству легких", - сказал соавтор исследования профессор Майкл Смит. "Слишком быстрое или слишком медленное дыхание не обеспечит живительных толчков, необходимых для поддержания галактической среды и, в то же время, обеспечения сердца топливом".
Исследователи пришли к выводу, что продолжительность жизни галактики может быть увеличена с помощью ее "сердца и легких", где двигатель сверхмассивной черной дыры в ее ядре помогает подавлять рост, ограничивая количество газа, сжимающегося в звезды на ранней стадии.
Это, по их словам, помогло создать галактики, которые мы видим сегодня.
Без такого механизма галактики к настоящему времени исчерпали бы свое топливо и исчезли, как это происходит с некоторыми из них в виде "красных и мертвых" или "зомби" галактик.
