Как галактики избегают ранней гибели

В большинстве спиральных галактик есть регионы звездообразования. Основной строительный материал для них — газообразный водород с незначительным количеством более тяжелых элементов. У первых галактик во Вселенной были гигантские запасы «топлива», и, по идее, они должны были быстро сгореть. Всплеск звездообразования не мог бы длиться долго, и галактики быстро выдохлись бы, но, кажется, они умеют отсрочить свою гибель благодаря расположенным в их ядрах супермассивным черным дырам.

Галактики развиваются под влиянием взаимодействия между межзвездной средой и окружающим их газовым гало, известным как окологалактическая среда (circum-galactic medium). Хотя гало существенно менее плотное, чем межзвездная среда, в нем в три-пять раз больше барионов и тяжелых элементов. Тем не менее оценки скорости образования звезд во многих галактиках ниже, чем ожидалось.

Ученые объясняют этот парадокс тем, что релятивистские джеты — две разнонаправленные струи плазмы из активных ядер галактик — могут нагревать окологалактическую среду и смягчать потоки.

Ученые сравнили черную дыру в центре галактики с сердцем, а струи — с воздухом, поступающим в дыхательные пути и наполняющим легкие. Во время «выдоха» в джете появляются зоны аномально высокого давления, создающие, в свою очередь, ударные волны. Их фронт движется вперед и назад вдоль обеих осей, подобно тому, как диафрагма вздымается и опускается, наполняя легкие воздухом.

Продолжая аналогию, как наше дыхание нагревает холодный воздух, так ударные волны джетов передают свою энергию окружающей среде и делают ее теплее. Это, в свою очередь, замедляет охлаждение и аккрецию из окологалактической среды.