Если взглянуть на большинство спиральных или перемычных спиральных галактик, то можно увидеть несколько областей, где формируются звезды. Эти области звездообразования состоят в основном из газообразного водорода с несколькими другими элементами для пущей убедительности.
Первые галактики во Вселенной имели огромные запасы этого газа для звездообразования. Если бы их не контролировать, они могли бы быстро сжечь газ, породив огромное количество звездообразования. Однако жизнь быстротечна и умирает молодой, поскольку такой энергичный всплеск звездообразования вскоре бы иссяк, оставив после себя мертвые и умирающие звезды. В некотором роде, похоже, галактики регулируют свое звездообразование благодаря сверхмассивным черным дырам в их центре.
Первые галактики образовались примерно через 400–700 миллионов лет после Большого взрыва, в эпоху, известную как Реионизация. Эти ранние галактики были маленькими и тусклыми, в основном состояли из водорода и гелия и содержали плотные скопления массивных, короткоживущих звезд Популяции III (первое поколение звезд). Интенсивное излучение этих звезд ионизировало окружающий газ, рассеивая туман, пронизывающий пространство, и впервые сделав Вселенную прозрачной. Эти изначальные галактики начали сливаться и взаимодействовать, закладывая основу для типов галактик, которые мы видим сегодня.
Новое исследование, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, изучает, почему галактики не такие большие, как ожидали бы астрономы. Исследование предполагает, что галактики, даже те, которые сформировались первыми, избегают ранней смерти, потому что у них есть механизмы, похожие на «сердце и легкие», которые регулируют их «дыхание». Без этих регуляторных процессов наши тела и галактики старели бы гораздо быстрее, что привело бы к появлению массивных галактик, заполненных мертвыми и умирающими звездами и лишенных нового звездообразования.
Наблюдения показывают, что галактики не такие уж большие и полны умирающих звезд, переросших самих себя. Кажется, что-то ограничивает их способность позволять газу формироваться в звезды. Астрофизики из Кентского университета полагают, что у них может быть ответ: галактики могут контролировать скорость своего роста с помощью процесса, не слишком отличающегося от «дыхания». Они сравнивают сверхмассивную черную дыру в центре галактики с сердцем, а сверхзвуковые струи, выходящие из полюсов, с излучением и газом, которые они испускают в дыхательные пути, питающие пару легких.
Сверхмассивные черные дыры, кажется, пульсируют как сердце. Эти импульсы заставляют ударный фронт колебаться вдоль струй, как диафрагма, раздувающая и сдувающая легкие. Этот процесс передает энергию вдоль струи, медленно противодействуя силе тяжести и замедляя аккрецию газа и звездообразование. Идея была разработана Карлом Ричардсом, и его моделирование показало, что черная дыра пульсирует как сердце.
«Мы поняли, что струи должны каким-то образом поддерживать тело — окружающий газ галактики — и именно это мы обнаружили в ходе компьютерного моделирования», - объясняет Ричардс. Он продолжил: «Неожиданное поведение обнаружилось, когда мы проанализировали компьютерное моделирование высокого давления и позволили сердцу пульсировать».
Свидетельства ряби, подобной той, что была в моделировании Ричардса, в среде вне галактик были обнаружены в скоплениях галактик, таких как скопление Персея. Считается, что эта рябь поддерживает среду галактики, хотя механизм ее генерации неясен. Традиционные моделирования не могут объяснить потоки газа в галактики, но работа команды из Университета Кента, возможно, ответила на этот вопрос.
