Il est relativement facile pour les galaxies de faire des étoiles. Commencez avec un tas de taches aléatoires de gaz et de poussière. En général, ces taches seront assez chaudes. Pour les transformer en étoiles, vous devez les refroidir. En déversant toute leur chaleur sous forme de rayonnement, ils peuvent se comprimer. Dump plus de chaleur, comprime plus. Répétez l'opération pendant un million d'années environ.
Finalement, des morceaux du nuage de gaz rétrécissent et rétrécissent, se compressant en petits nœuds serrés. Si les densités à l'intérieur de ces nœuds deviennent suffisamment élevées, elles déclenchent la fusion nucléaire et le tour est joué: des étoiles naissent.
Lorsque nous observons des galaxies massives, nous voyons d'énormes quantités de rayonnement X exploser loin de leurs noyaux. Ce rayonnement emporte naturellement la chaleur. Ce rayonnement refroidit naturellement les galaxies, en particulier dans leurs noyaux. Ainsi, le gaz dans le cœur devrait se comprimer et diminuer en volume. Le matériau environnant doit en tenir compte et tomber derrière lui, se canalisant dans le noyau.
Et pas seulement un peu: autant que mille masses solairespar an devrait s'effondrer dans les noyaux des galaxies les plus massives alors qu'elles se refroidissent, se refroidissent, se refroidissent.
Ce refroidissement et cette compression énormes devraient, par tous les droits, déclencher des quantités massives de formation d'étoiles. Après tout, vous avez exactement les bonnes conditions: beaucoup de choses refroidies dans de minuscules petites poches.
Donc, dans ces galaxies avec des charges de sortie de rayons X, nous devrions voir des tonnes de nouvelles étoiles surgir.
Non.
C'est un problème.
Quelque chose doit garder ces galaxies au chaud malgré la forte perte de chaleur de leur émission de rayons X. Quelque chose doit empêcher le gaz de se comprimer jusqu'en bas pour fabriquer des étoiles. Quelque chose doit garder les lumières des étoiles baissées.
Comme pour la plupart des mystères de l'astronomie, il existe différentes idées, toutes avec leurs propres forces et faiblesses, et aucune d'entre elles n'est entièrement satisfaisante. La variété des mécanismes utilisés pour expliquer cette énigme comprend la rétroaction de la supernova, de puissantes ondes de choc soufflées par des étoiles massives, des champs magnétiques détraqués et même la modification de la forme même de la galaxie pour empêcher un refroidissement supplémentaire.
Les choses les plus faciles à blâmer sont peut-être les trous noirs supermassifs qui se trouvent au centre des galaxies. Lorsque le gaz se refroidit et coule vers l'intérieur, il se dirige vers le trou noir. Le tourbillon d'aspiration massif de gravité se nourrit avidement du gaz, le poussant plus loin. Mais avec tout ce gaz qui se comprime en un si petit volume, il se réchauffe énormément.
Parfois, si le mélange de puissantes forces magnétiques est juste, des flux de gaz peuvent tourner autour du trou noir, évitant à peine l'oubli sous l'horizon des événements, le vent et tourbillonnant, finissant par exploser hors de la région sous la forme d'une longue et mince jet.
Ce jet transporte beaucoup d'énergie. Assez d'énergie pour chauffer tout le cœur de la galaxie, empêchant ainsi un refroidissement supplémentaire.
Si ce n'est pas assez bon, le rayonnement extrême émis par le gaz chaud intense lorsqu'il est poussé le long de l'œsophage du trou noir peut exploser dans son environnement, fournissant plus qu'assez de chaleur pour arrêter - et même inverser - les flux de gaz frais .
Peut être.
Ce scénario est vraiment attrayant, car il est a) très courant et b) très puissant. À première vue, c'est un clincher parfait, mais la nature, comme d'habitude, comme une habitude de devenir méchant. Le problème est que l'alimentation des trous noirs est un système incroyablement compliqué, avec toutes sortes de processus physiques se mélangeant, ce qui les rend difficiles à étudier.
Et, ne le sauriez-vous pas, lorsque nous essayons de simuler ces scénarios sur un ordinateur, en suivant la physique du mieux que nous pouvons et du mieux que nous comprenons, nous avons beaucoup de mal à mettre les bonnes quantités d'énergie aux bons endroits. Parfois, les galaxies continuent de se refroidir. Parfois, ils explosent. Parfois, ils oscillent trop rapidement entre le chauffage et le refroidissement.
Bien que nous n'ayons pas encore une image complète et finale, les chercheurs progressent régulièrement, bien que lentement, dans la compréhension de la relation entre les trous noirs géants et leurs galaxies hôtes. Dans un article récent, les scientifiques ont utilisé des simulations informatiques avancées pour essayer d'examiner cette image complète, y compris autant de détails physiques que possible.
Ils ont découvert que, lorsqu'il s'agit de ces processus fantastiques mettant en vedette la puissance brute impressionnante de la nature dans sa plus crue, les subtilités comptent. Bien sûr, le rayonnement intense émis par le gaz infaillible et les jets qui s'échappent de près de la surface mortelle des trous noirs jouent un rôle dans la régulation des températures des galaxies. Mais ils échouent souvent, déployant mal leurs énergies aux mauvais endroits ou aux mauvais moments.
Mais les rayonnements et les jets ne sont pas les seuls éléments entraînés par les trous noirs supermassifs centraux. Des rayons cosmiques, de minuscules particules chargées se déplaçant à proximité de la vitesse de la lumière, inondent le voisinage du maelström. Ils aident à transporter la chaleur à un rythme régulier et régulier, gardant le rythme cardiaque de la galaxie à un rythme régulier.
De plus, il y a de bonnes turbulences à l'ancienne, avec des ondes de choc roulantes et un mauvais tempérament général entraînés par les poussées au centre. Cette turbulence empêche à merveille le gaz environnant de se refroidir complètement et d'éclater en formation d'étoiles.
Alors, c'est ça, l'histoire complète? Bien sûr que non. Les galaxies sont des créatures vivantes et respirantes, avec d'énormes moteurs de gravité qui entraînent leur cœur et des flux de gaz entrelacés façonnés par des forces puissantes - et parfois exotiques -. C'est un problème difficile à étudier, mais fascinant, car en épinglant la relation entre les galaxies et leurs trous noirs, telle que communiquée par les flux et les perturbations de gaz frais, nous pouvons essayer de déverrouiller l'histoire de l'évolution des galaxies elle-même.
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