Các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của các thiên hà có thể đang thổi những luồng khí nóng, hỗn loạn xuyên qua vũ trụ, giữ cho các cụm thiên hà tồn tại với sức nóng của chúng.
Và lần đầu tiên, các nhà vật lý thiên văn tin rằng họ đã thấy sự hỗn loạn đó trong hành động.
Ngắm vào một cụm thiên hà khổng lồ và bạn sẽ thấy khí nóng xoáy vào lõi của nó, lấp đầy khoảng trống giữa các ngôi sao và thiên hà. Nhưng có một bí ẩn về khí này. Làm thế nào để nó nóng như vậy? Các mô hình đơn giản cho thấy nó sẽ mất năng lượng nhanh hơn nhiều so với thực tế và lực hấp dẫn đó sẽ bắt đầu liên kết toàn bộ đám mây lại với nhau thành các ngôi sao trong khoảng một tỷ năm hình thành. Những ngôi sao đó sẽ lần lượt bị đốt cháy và thiên hà sẽ chết theo chúng. Các nhà vật lý thiên văn gọi quá trình này là "làm mát thảm khốc". Nhưng điều này không xảy ra.
Hóa ra, vào năm 2005, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy một lời giải thích một phần cho lý do tại sao không. Họ tìm thấy bong bóng hình thành trong những đám mây khí dày đặc, những khoang khổng lồ trong không gian - một số lớn như Dải Ngân hà. Những bong bóng khổng lồ này đang di chuyển ra khỏi các lỗ đen siêu lớn tại các trung tâm thiên hà, và đến lượt mình, các nhà nghiên cứu viết, dường như ngăn chặn sự làm mát thảm khốc.
Nhưng câu hỏi vẫn là: Làm thế nào để tất cả năng lượng đó chuyển vào khí xung quanh bong bóng? Trong một bài báo mới, được xuất bản lên cơ sở dữ liệu arXiv vào ngày 18 tháng 11 (bài báo chưa trải qua quá trình đánh giá ngang hàng chính thức), các nhà nghiên cứu báo cáo bằng chứng về sự nhiễu loạn xung quanh các bong bóng: xoáy và phù nề xoay tròn các xoáy và xoáy nhỏ hơn, xoay tròn tắt xoáy nhỏ hơn vẫn còn. Theo thời gian, lý thuyết cho rằng, hành vi hỗn loạn đó đạt đến cấp độ vi mô, nơi nó tiêu tan dưới dạng nhiệt.
"Bạn có thể hình dung bong bóng như một chiếc thìa khuấy trà nóng", tác giả chính của nghiên cứu Yuan Li, nhà vật lý thiên văn tại Đại học California, Berkeley, nói với Live Science.
Chiếc thìa tạo ra một "chuyển động số lượng lớn" của trà, nhưng rút thìa ra và bạn sẽ nhận thấy những vòng xoáy nhỏ hơn hình thành trong chất lỏng, tạo ra những vệt nhỏ hơn. Khi các sắc lệnh ngừng quay, đó là vì năng lượng của chúng đã chuyển thành nhiệt, cô nói. Trong một chiếc cốc trên bàn của bạn, việc sưởi ấm không quá kịch tính; Bạn sẽ đấu tranh để đun sôi nước chỉ bằng cách khuấy nó. Nhưng năng lượng của các bong bóng di chuyển trong không gian mạnh hơn nhiều, và có vẻ như nhiễu loạn chuyển đổi một phần đáng kể của nó từ động năng sang nhiệt.
Li và các đồng tác giả của cô đã không thực hiện bất kỳ quan sát mới nào để tìm ra sự hỗn loạn. Thay vào đó, họ phát hiện ra nó trong dữ liệu đã có sẵn từ các cụm thiên hà Perseus, Abell 2597 và Virgo.
Các sợi của luồng khí lạnh xuyên qua các đám mây ở trung tâm của các thiên hà đó, Li nói. Dữ liệu có độ phân giải cao, cực kỳ chính xác này cho phép Li tạo ra một bản đồ về tốc độ của khí tại mỗi điểm đang di chuyển và theo hướng nào.
Bản đồ nhiệt đó cho thấy một mô hình hỗn loạn rõ ràng. "Trong một chế độ hỗn loạn, có các sắc lệnh lớn tạo ra các sắc thái nhỏ tạo ra các sắc thái nhỏ hơn. Bạn đã có một thác đẹp," Li nói.
"Dòng thác đẹp" xuất hiện để xuất hiện ở trung tâm của từng cụm thiên hà.
"Tôi không mong đợi điều đó, không ai mong đợi điều đó", cô nói.
Ngay cả các sắc lệnh nhỏ nhất ở đây cũng ở quy mô không thể tưởng tượng được, đủ lớn để dễ dàng nuốt chửng hệ mặt trời của chúng ta. Rốt cuộc, Li nói, chúng đang diễn ra với số lượng dày đặc "những thùng rác chứa đầy các thiên hà". Brian McNamara, tác giả chính của bài báo Thiên nhiên năm 2005 lần đầu tiên đề xuất các bong bóng có thể làm ấm các loại khí này, cho biết ông thấy phát hiện mới hấp dẫn, nhưng đã được bảo lưu.
"Tất cả đều rất thú vị. Nhưng nó không kết luận với tôi. Tôi không hoàn toàn bị thuyết phục", McNamara nói với Live Science. McNamara, chủ tịch của Khoa Vật lý và Thiên văn học tại Đại học Waterloo của Canada, cho biết vấn đề quan trọng nhất là thác Li và các đồng nghiệp thấy không phù hợp với những gì bạn mong đợi từ sự hỗn loạn. Điều đó cho thấy các hiệu ứng khác có thể xảy ra tại nơi làm việc, các tác giả nghiên cứu đã viết, hoặc có lẽ có một số vật lý chưa biết điều chỉnh hành vi của nhiễu loạn trong những điều kiện khắc nghiệt này.
McNamara cũng tự hỏi liệu các nhà nghiên cứu đã giải quyết đầy đủ các tác động của các loại chuyển động khác trong khí từ sự hỗn loạn thực sự.
Ông cũng chỉ ra rằng một số nhà lý thuyết nghi ngờ nhiễu loạn thực sự có thể làm mát khí nhiều hơn là làm nóng nó.
Tất cả những gì đã nói, ông nói thêm, đây là một bài báo hay với rất nhiều nhà nghiên cứu giỏi tham gia.
"Tôi chỉ nghĩ rằng còn nhiều việc phải làm."
