Es relativamente fácil para las galaxias crear estrellas. Comience con un montón de gotas aleatorias de gas y polvo. Normalmente, esas manchas serán bastante cálidas. Para convertirlos en estrellas, tienes que enfriarlos. Al verter todo su calor en forma de radiación, pueden comprimir. Descarga más calor comprimir más. Repita durante un millón de años más o menos.

Eventualmente partes de la nube de gas se encogen y encogen, comprimiéndose en pequeños nudos apretados. Si las densidades dentro de esos nudos aumentan lo suficiente, desencadenan la fusión nuclear y listo:nacen las estrellas.

Cuando observamos galaxias masivas, vemos enormes cantidades de radiación de rayos X que se desprenden de sus núcleos. Esta radiación se lleva el calor de forma natural. Esta radiación enfría naturalmente las galaxias, especialmente en sus núcleos. Entonces, el gas en el núcleo debe comprimirse y reducirse en volumen. El material circundante debe darse cuenta y caer detrás de él, canalizándose hacia el núcleo.

Y no solo un poquito:hasta mil masas solares por año deberían estar colapsando en los núcleos de las galaxias más masivas a medida que se enfrían. frio, frio.

Este enorme enfriamiento y compresión debería, por todos los derechos, desencadenar cantidades masivas de formación estelar. Después de todo, tienes exactamente las condiciones adecuadas:muchas cosas refrigeradas en pequeños bolsillos.

Entonces, en estas galaxias con una gran cantidad de salida de rayos X, deberíamos estar viendo aparecer toneladas de nuevas estrellas.

Nosotros no

Eso es un problema.

Galaxias cálidas y acogedoras

Algo tiene que mantener calientes estas galaxias a pesar de la gran pérdida de calor de su emisión de rayos X. Algo tiene que evitar que el gas se comprima completamente para fabricar estrellas. Algo tiene que mantener bajas las luces de las estrellas.

Como ocurre con la mayoría de los misterios de la astronomía, hay varias ideas, todos con sus propias fortalezas y debilidades, y ninguno de ellos del todo satisfactorio. La variedad de mecanismos utilizados para explicar este enigma incluye la retroalimentación de supernova, poderosas ondas de choque lanzadas por estrellas masivas, campos magnéticos descontrolados, e incluso alterando la forma misma de la galaxia para evitar un mayor enfriamiento.

Quizás las cosas más fáciles de culpar son los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias. A medida que el gas se enfría y fluye hacia adentro, se atrae hacia el agujero negro. El enorme vórtice de succión de la gravedad se alimenta ávidamente del gas, conduciéndolo más abajo. Pero con todo ese gas comprimiéndose en un volumen tan pequeño, se calienta tremendamente.

Algunas veces, si la combinación de fuertes fuerzas magnéticas es la correcta, corrientes de gas pueden girar alrededor del agujero negro, apenas evitando el olvido bajo el horizonte de sucesos, viento y remolino, eventualmente explotando fuera de la región en forma de un largo, chorro fino.

Este jet lleva mucha energía. Suficiente energía para calentar todo el núcleo de la galaxia, evitando un mayor enfriamiento.

Si eso no es lo suficientemente bueno, la radiación extrema emitida por el gas caliente intenso cuando es empujado por la garganta del agujero negro puede explotar en sus alrededores, proporcionando calor más que suficiente para detener, e incluso revertir, los flujos de gas frío.

Quizás.

Un latido podrido

Este escenario es definitivamente atractivo, porque es a) muy común yb) muy poderoso. A primera vista, es un factor decisivo perfecto, pero la naturaleza, como siempre, como un hábito de volverse desagradable. El problema es que la alimentación de los agujeros negros son sistemas fantásticamente complicados, con todo tipo de procesos físicos mezclados, lo que los hace difíciles de estudiar.

Y, ¿No lo sabrías? cuando intentamos simular estos escenarios en una computadora, siguiendo la física lo mejor que podamos y lo mejor que entendamos, tenemos muchos problemas para llevar las cantidades adecuadas de energía a los lugares correctos. A veces, las galaxias siguen enfriándose. A veces explotan. En ocasiones, fluctúan de un lado a otro entre el calentamiento y el enfriamiento con demasiada rapidez.

Si bien aún no tenemos una imagen completa y final, los investigadores se están haciendo constantes, si es lento avances en la comprensión de la relación entre los agujeros negros gigantes y sus galaxias anfitrionas. En un artículo reciente, Los científicos utilizaron simulaciones por computadora avanzadas para tratar de examinar esa imagen completa, incluyendo la mayor cantidad posible de física detallada.

Descubrieron que cuando se trata de estos procesos fantásticos que presentan el asombroso poder crudo de la naturaleza en su forma más cruda, las sutilezas importan. Seguro, la intensa radiación emitida por el gas que cae y los chorros que escapan cerca de la superficie mortal de los agujeros negros juegan un papel en la regulación de las temperaturas de las galaxias. Pero a menudo fallan mal aplicando sus energías en los lugares equivocados o en los momentos equivocados.

Física al rescate

Pero la radiación y los chorros no son las únicas cosas impulsadas por los agujeros negros supermasivos centrales. Rayos cósmicos, diminutas partículas cargadas que viajan cerca de la velocidad de la luz, inundar las inmediaciones de la vorágine. Ayudan a transportar el calor a un buen nivel, ritmo constante, mantener los latidos del corazón de la galaxia a un ritmo regular.

Además, hay una buena turbulencia pasada de moda, con ondas de choque ondulantes y mal temperamento general impulsado por los brotes en el centro. Esta turbulencia hace un buen trabajo al evitar que el gas circundante se enfríe por completo y estalle en la formación de estrellas.

Así que esto es todo la historia completa? Por supuesto no. Las galaxias están viviendo criaturas que respiran, con enormes motores de gravedad impulsando sus corazones, y flujos entrelazados de gas formados por fuerzas poderosas, ya veces exóticas. Es un problema difícil de estudiar pero fascinante, ya que al precisar la relación entre las galaxias y sus agujeros negros, como se comunica a través de los flujos y las interrupciones del gas frío, podemos intentar desbloquear la historia de la propia evolución de las galaxias.