Supermassive sorte huller i hjertene af galakser kan sprænge varme, turbulente bølger af gas gennem kosmos, og holde galakse klynger i live med deres varme.
Og for første gang tror astrofysikere, at de har set den turbulens i aktion.
Kig ind i en massiv galakse-klynge, og du vil se varm gas hvirvle rundt i dens kerne og fylde rummet mellem stjerner og galakser. Men der er et mysterium ved denne gas. Hvordan forbliver det så varmt? Enkle modeller antyder, at den skal miste energi meget hurtigere end den gør, og at tyngdekraften skulle begynde at binde hele skyen sammen til stjerner inden for omkring en milliard år efter dannelsen. Disse stjerner ville på sin side brænde ud, og galaksen ville dø med dem. Astrofysikere kalder denne proces for "katastrofal afkøling." Men dette sker ikke.
Det viser sig, i 2005 fandt forskere en delvis forklaring på, hvorfor ikke. De fandt bobler der dannede sig inden for disse tætte gasskyer, kæmpe hulrum i rummet - nogle lige så store som Mælkevejen. Disse gigantiske bobler bevægede sig væk fra de supermassive sorte huller i de galaktiske centre, og til gengæld syntes forskere at forhindre katastrofale afkøling.
Men spørgsmålet forblev: Hvordan overføres al den energi til gassen omkring boblerne? I en ny artikel, der blev offentliggjort i arXiv-databasen 18. november (papiret endnu ikke har gennemgået den formelle peer review-proces), rapporterer forskere beviser for turbulens omkring boblerne: hvirvler og hvirveler, der spænder ud mindre virvler og hvirvler, der roterer af mindre hvirvler stadig. Med tiden går teorien om, at kaotisk opførsel når det mikroskopiske niveau, hvor det spredes som varme.
"Du kan forestille dig boblen som en ske, der omrører den varme te," fortalte studieforfatter Yuan Li, en astrofysiker ved University of California, Berkeley, til Live Science.
Skeden skaber en "bulkbevægelse" af teen, men træk skeen ud, og du vil se, at der dannes mindre hvirvler i væsken, som skaber endnu mindre hvirvler. Når hvirvelerne holder op med at snurre, skyldes det, at deres energi er omdannet til varme, sagde hun. I et krus på dit bord er opvarmningen ikke særlig dramatisk; du ville kæmpe for at koge vand bare ved at omrøre det. Men energien fra boblerne, der bevæger sig gennem rummet, er meget mere intens, og det ser ud til, at turbulens konverterer en betydelig del af den fra kinetisk energi til varme.
Li og hendes medforfattere fremsatte ikke nye observationer for at finde turbulensen. I stedet opdagede de det i data, der allerede var tilgængelige fra galakse-klyngerne Perseus, Abell 2597 og Jomfruen.
Filamenter af køligere gastråd gennem skyerne i centrum af disse galakser, sagde Li. Disse utroligt præcise data i høj opløsning gjorde det muligt for Li at lave et kort over, hvor hurtigt gassen på hvert punkt bevægede sig og i hvilken retning.
Det varmekort viste et klart mønster af turbulens. "I en turbulensfunktion er der store hvirvler, der laver små hvirvler, der gør endnu mindre hvirvel. Du har en smuk kaskade," sagde Li.
Den "smukke kaskade" syntes at dukke op i hver galakse klyngs centrum.
”Det forventede jeg ikke, ingen forventede det,” sagde hun.
Selv de mindste hvirvler her er i en ufattelig skala, store nok til let at sluge vores solsystem. Når alt kommer til alt, sagde Li, de finder sted i hvilket beløb til tætte "skraldespande fuld af galakser." Brian McNamara, hovedforfatter af 2005-papiret, der først antydede, at boblerne muligvis varmer disse gasser, sagde, at han fandt det nye fund fascinerende, men havde forbehold.
"Det hele er meget interessant. Men det er ikke afgørende for mig. Jeg er ikke helt overbevist," fortalte McNamara til Live Science. McNamara, som er formand for Institut for Fysik og Astronomi ved Canadas University of Waterloo, sagde, at det vigtigste emne er, at de kaskader, Li og kollegerne fandt, ikke helt stemmer overens med det, man ville forvente af turbulens alene. Det tyder på, at andre effekter kunne være på arbejde, skrev forfatterforfatterne, eller måske er der noget ukendt fysik, der styrer opførslen af turbulens under disse ekstreme forhold.
McNamara spekulerede også på, om forskerne fuldstændigt havde løsrevet virkningerne af andre slags bevægelser i gasserne fra sand turbulens.
Han påpegede også, at nogle teoretikere har mistanke om turbulens faktisk kan køle gassen mere, end den varmer den.
Alt dette sagt, tilføjede han, dette er en god artikel med mange gode involverede forskere.
"Jeg tror bare, at der er mere arbejde, der skal gøres."
