من السهل نسبيًا على المجرات تكوين النجوم. ابدأ بمجموعة من النقط العشوائية للغاز والغبار. عادةً ما تكون تلك النقط دافئة جدًا. لتحويلهم إلى نجوم ، عليك أن تبردهم. عن طريق إلقاء كل حرارتها في شكل إشعاع ، يمكنهم الضغط. تفريغ المزيد من الحرارة ، والضغط أكثر. كرر لمليون سنة أو نحو ذلك.
في نهاية المطاف ، تتقلص أجزاء من سحابة الغاز وتتقلص ، وتضغط نفسها في عقد صغيرة ضيقة. إذا كانت الكثافات داخل تلك العقد عالية بما يكفي ، فإنها تؤدي إلى اندماج نووي وفويلا: تولد النجوم.
عندما نلاحظ مجرات ضخمة ، نرى كميات هائلة من الأشعة السينية تنفجر بعيدًا عن قلبها. هذا الإشعاع يحمل الحرارة بشكل طبيعي. يقوم هذا الإشعاع بشكل طبيعي بتبريد المجرات ، خاصة في قلبها. لذلك ، يجب أن يكون الغاز في القلب مضغوطًا ويتقلص في الحجم. يجب أن تنتبه المادة المحيطة وتسقط خلفها ، وتوجه نفسها إلى القلب.
تُظهر هذه الصورة المركبة المناطق المركزية لمجرة Circinus القريبة ، والتي تقع على بعد حوالي 12 مليون سنة ضوئية. تظهر البيانات من مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا باللون الأزرق وتظهر البيانات من تلسكوب هابل الفضائي باللون الأصفر والأحمر والسماوي والأزرق الفاتح.
وليس فقط القليل: بقدر ألف كتلة شمسيةكل سنةيجب أن تنهار في أنوية المجرات الأكثر ضخامة لأنها باردة وباردة وباردة.
يجب أن يؤدي هذا التبريد والضغط الهائل ، بكل الحقوق ، إلى إحداث كميات هائلة من تكون النجوم. بعد كل شيء ، لديك الظروف المناسبة تمامًا: يتم تبريد الكثير من الأشياء في جيوب صغيرة جدًا.
لذلك في هذه المجرات التي تحتوي على كميات كبيرة من الأشعة السينية ، يجب أن نشهد ظهور أطنان من النجوم الجديدة.
نحن لا نفعل ذلك.
هذه مشكلة.
المجرات الدافئة والمريحة
يجب أن يبقي شيء ما هذه المجرات دافئة على الرغم من الفقد الكبير للحرارة من انبعاث الأشعة السينية. يجب أن يوقف شيء ما الغاز من الانضغاط حتى النهاية لتصنيع النجوم. شيء ما يجب أن تحافظ على تحولت أضواء النجوم منخفضة .
كما هو الحال مع معظم الألغاز في علم الفلك ، هناك العديد من الأفكار ، وكلها لها نقاط قوتها وضعفها ، ولا يوجد أي منها مرضٍ تمامًا. مجموعة متنوعة من الآليات المستخدمة لشرح هذا اللغز تشمل ردود فعل المستعر الأعظم ، وموجات الصدمة القوية المنبعثة من النجوم الضخمة ، والمجالات المغناطيسية التي تتعثر ، وحتى تغيير شكل المجرة لمنع المزيد من التبريد.
ربما تكون أسهل الأشياء التي يمكن إلقاء اللوم عليها هي الثقوب السوداء الهائلة الموجودة في وسط المجرات. عندما يبرد الغاز ويتدفق إلى الداخل ، فإنه يوجه نفسه إلى الثقب الأسود. تتغذى دوامة الامتصاص الهائلة للجاذبية من الغاز بجوع ، مما يؤدي إلى مزيد من الانخفاض. ولكن مع كل هذا الغاز المضغوط إلى مثل هذا الحجم الصغير ، فإنه يسخن بشكل كبير.
في بعض الأحيان ، إذا كان مزيج القوى المغناطيسية القوية مناسبًا تمامًا ، يمكن لتدفقات الغاز أن تدور حول الثقب الأسود ، وبالكاد تتجنب النسيان تحت أفق الحدث والرياح والدوامات حوله ، وفي النهاية ينطلق من المنطقة على شكل طائرة نفاثة طويلة ورفيعة .
هذه الطائرة تحمل الكثير من الطاقة. طاقة كافية لتسخين قلب المجرة بالكامل ، مما يمنع المزيد من التبريد.
إذا لم يكن ذلك جيدًا بما فيه الكفاية ، فإن الإشعاع الشديد المنبعث من الغاز الساخن الشديد عندما يتم دفعه إلى أسفل المريء من الثقب الأسود يمكن أن ينفجر بعيدًا في محيطه ، مما يوفر أكثر من حرارة كافية لوقف - وحتى عكس - تدفقات الغاز البارد .
يمكن.
نبضات قلب فاسدة
هذا السيناريو جذاب بالتأكيد ، لأنه أ) شائع حقًا وب) قوي حقًا. للوهلة الأولى ، إنها نقطة فاصلة مثالية ، لكن الطبيعة ، كالعادة ، كعادة تتحول إلى بغيضة. تكمن المشكلة في أن تغذية الثقوب السوداء هي أنظمة معقدة بشكل خيالي ، حيث تختلط جميع أنواع العمليات الفيزيائية معًا ، مما يجعل من الصعب دراستها.
ألن تعرف ذلك ، عندما نحاول محاكاة هذه السيناريوهات على جهاز كمبيوتر ، باتباع الفيزياء بأفضل ما يمكننا وفهمها بشكل أفضل ، نواجه الكثير من المشاكل في الحصول على الكميات المناسبة من الطاقة في الأماكن الصحيحة. في بعض الأحيان ، تستمر المجرات في البرودة. في بعض الأحيان ينفجرون. في بعض الأحيان يتقلبون ذهابًا وإيابًا بين التسخين والتبريد بسرعة كبيرة.
بينما ليس لدينا صورة كاملة ونهائية حتى الآن ، يحرز الباحثون تقدمًا ثابتًا ، وإن كان بطيئًا ، في فهم العلاقة بين الثقوب السوداء العملاقة والمجرات المضيفة. في ورقة حديثة ، استخدم العلماء محاكاة حاسوبية متقدمة لمحاولة فحص تلك الصورة الكاملة ، بما في ذلك أكبر قدر ممكن من الفيزياء التفصيلية.
انطباع الفنان عن ULAS J1120 + 0641 ، وهو كوازار بعيد جدًا مدعوم بثقب أسود كتلته ملياري ضعف كتلة الشمس. الائتمان: ESO / M. كورنميسر
ووجدوا أنه عندما يتعلق الأمر بهذه العمليات الرائعة التي تعرض القوة الخام الرائعة للطبيعة في أقصى درجاتها ، فإن التفاصيل الدقيقة مهمة. من المؤكد أن الإشعاع المكثف المنبعث من الغاز المتسرب والنفاثات المتساقطة من بالقرب من السطح المميت للثقوب السوداء تلعب دورًا في تنظيم درجات حرارة المجرات. لكنهم غالبًا ما يفشلون ، ويخطئون في استخدام طاقاتهم في الأماكن الخاطئة أو الأوقات الخاطئة.
الفيزياء للإنقاذ
لكن الإشعاع والنفاثات ليستا الأشياء الوحيدة التي تحركها الثقوب السوداء الهائلة المركزية. الأشعة الكونية جزيئات صغيرة مشحونة تسافر بسرعة قريبة من سرعة الضوء ، الفيضانات بالقرب من العاصفة. إنها تساعد في نقل الحرارة بوتيرة لطيفة وثابتة ، مما يحافظ على نبضات قلب المجرة بإيقاع منتظم.
بالإضافة إلى أن هناك اضطرابًا قديمًا جيدًا ، مع موجات الصدمة المتدحرجة والمزاج السيئ العام الذي تحركه الاضطرابات في المركز. يقوم هذا الاضطراب بعمل جيد في منع الغاز المحيط من التبريد تمامًا والانفجار في تكوين النجوم.
فهل هذه هي القصة الكاملة؟ بالطبع لا. المجرات كائنات حية ، تتنفس ، مع محركات ضخمة للجاذبية تقود قلوبها ، وتدفقات متشابكة من الغاز شكلتها قوى قوية - وغريبة في بعض الأحيان. إنها مشكلة صعبة للدراسة ، لكنها مشكلة رائعة ، لأنه من خلال تحديد العلاقة بين المجرات وثقوبها السوداء ، كما يتم التواصل من خلال تدفقات واضطرابات الغاز البارد ، يمكننا محاولة فتح قصة تطور المجرات نفسها.
اقرأ أكثر: ' يمكن للأشعة الكونية أو الاضطراب أن يقمع تدفقات التبريد (حيث يفشل التسخين الحراري أو حقن الزخم) '