Supermassiiviset mustat aukot galaksien sydämessä saattavat räjäyttää kuumia, pyörteitä kaasun aaltoja kosmoksen läpi, pitäen galaksiklusterit hengissä lämmönsä kanssa.
Ja astrofysiikit uskovat ensimmäistä kertaa nähneensä tuon turbulenssin toiminnassa.
Kuulkaa massiiviseen galaksiklusteriin ja näette kuuman kaasun pyörteilevän ytimessä, täyttäen avaruuden tähtijen ja galaksien välillä. Mutta tässä kaasussa on mysteeri. Kuinka se pysyy niin kuumana? Yksinkertaisten mallien mukaan sen pitäisi menettää energiaa paljon nopeammin kuin se tapahtuu, ja että painovoiman pitäisi alkaa sitoa koko pilvi yhteen tähtiä noin miljardin vuoden kuluessa siitä, kun se muodostuu. Nuo tähdet puolestaan palavat, ja galaksi kuolee heidän kanssaan. Astrofysiikot kutsuvat tätä prosessia katastrofiseksi jäähdytykseksi. Mutta tätä ei tapahdu.
On käynyt ilmi, että vuonna 2005 tutkijat löysivät osittaisen selityksen miksi ei. He löysivät kuplia, jotka muodostuivat niissä tiheissä kaasupilvissä, avaruuden jättiläisissä onteloissa - jotkut yhtä suuria kuin Linnunrata. Nämä jättiläiset kuplat siirtyivät pois supermassiivisista mustista reikistä galaktisten keskuksissa, ja tutkijoiden puolestaan näyttivät estävän katastrofaalista jäähtymistä.
Mutta kysymys pysyi: Kuinka kaikki tämä energia siirtyy kaasuun kuplien ympärillä? Uudessa lehdessä, joka julkaistiin arXiv-tietokantaan 18. marraskuuta (paperia ei ole vielä käyty läpi muodollista vertaisarviointiprosessia), tutkijat ilmoittavat kuplien ympärillä vallitsevasta turbulenssista: pyörteet ja pyörrepölyt, jotka pyörittävät pienempiä pyörteitä ja pyörrejä, jotka pyörittävät pois pienemmistä pyörteistä vielä. Ajan myötä teoria menee, että kaoottinen käyttäytyminen saavuttaa mikroskooppisen tason, missä se hajoaa lämmönä.
"Voit kuvata kuplan lusikkana, joka sekoittaa kuumaa teetä", tutkimuksen pääkirjailija Yuan Li, Kalifornian yliopiston Berkeleyn yliopiston astrofysiologi, kertoi Live Science: lle.
Lusikka luo teestä "irtotavarana", mutta vedä lusikka ulos ja huomaat, että nesteessä muodostuu pienempiä pyörteitä, jotka luovat vielä pienempiä pyörteitä. Kun pyörteet lakkaavat pyörimästä, se johtuu siitä, että niiden energia on muuttunut lämmöksi, hän sanoi. Pöydässäsi olevassa mukassa lämmitys ei ole kovin dramaattinen; yrität keittää vettä vain sekoittamalla sitä. Mutta avaruudessa liikkuvien kuplan energia on paljon voimakkaampaa, ja näyttää siltä, että pyörteisyys muuntaa merkittävän osan siitä kineettisesta energiasta lämmöksi.
Li ja hänen kirjoittajansa eivät tehneet uusia havaintoja turbulenssin löytämiseksi. Sen sijaan he havaitsivat sen jo galaktiklusterien Perseus, Abell 2597 ja Neitsyt jo saatavilla olevissa tiedoissa.
Viileämpiä kaasulankoja pilvien läpi näiden galaksien keskuksissa, Li sanoi. Tämän uskomattoman tarkan, korkean resoluution tietojen avulla Li sai tehdä kartan siitä, kuinka nopeasti kaasu kulki kussakin pisteessä ja mihin suuntaan.
Tuo lämpökartta osoitti selkeän turbulenssikuvion. "Turbulenssitilassa suuret pyörretuotteet tekevät pienistä pyörreistä vielä pienempiä pyörreitä. Sinulla on kaunis kaskadia", Li sanoi.
"Kaunis cascade" näytti näkyvän jokaisessa galaksi-klusterin keskustassa.
"En odottanut sitä, kukaan ei odottanut sitä", hän sanoi.
Pienimmätkin pyörteet ovat käsittämättömässä mittakaavassa, riittävän suuret nielemään helposti aurinkokuntamme. Loppujen lopuksi, Li sanoi, he järjestävät niin paljon tiheitä "roskakorit täynnä galakseja". Brian McNamara, vuoden 2005 Nature-lehden pääkirjailija, joka ehdotti, että kuplat voisivat lämmittää näitä kaasuja, kertoivat löytäneensä uuden löydön kiehtovana, mutta hänellä oli varauksia.
"Se on kaikki erittäin mielenkiintoista. Mutta se ei ole mielestäni vakuuttava. En ole täysin vakuuttunut", McNamara kertoi Live Science: lle. Kanadan Waterloon yliopiston fysiikan ja tähtitieteen laitoksen puheenjohtajana toimiva McNamara sanoi, että tärkein asia on se, että Li: n ja kollegoiden löydetyt kaskadit eivät aivan vastaa sitä, mitä voisit odottaa pelkästään turbulenssista. Tämä viittaa siihen, että muut vaikutukset voivat olla työssä, tutkimuksen kirjoittajat kirjoittivat, tai kenties on olemassa tuntematonta fysiikkaa, joka hallitsee turbulenssin käyttäytymistä näissä ääriolosuhteissa.
McNamara ihmetteli myös, oliko tutkijat täysin eristäneet todellisen turbulenssin vaikutuksesta muun tyyppisten kaasujen liikkeiden vaikutukset.
Hän huomautti myös, että jotkut teoreetikot epäilevät, että turbulenssi saattaa todella jäähdyttää kaasua enemmän kuin se kuumentaa sitä.
Hän lisäsi, että tämä on hyvä asiakirja, johon osallistuu paljon hyviä tutkijoita.
"Uskon vain, että tehtävää on vielä enemmän."
