一項新的研究表明，星系之所以能夠避免過早死亡，是因為它們擁有”心肺”，能夠有效地調節它們的”呼吸”，防止它們生長失控。否則，宇宙老化的速度會比現在快得多，我們今天看到的只是巨大的”殭屍”星系，其中充斥著死亡和垂死的恆星。

藝術家印象圖，顯示源自星系中心超大質量黑洞的雙極氣體噴流。圖片來源：歐空局/哈伯，L. Calçada （歐洲南方天文台）

這是發表在《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上的一項新研究得出的結論，該研究調查了宇宙的一大謎團–為什麼星係不像天文學家想像的那麼大。

似乎有什麼東西限制了它們吸收氣體轉化為恆星的數量，從而扼殺了它們的巨大潛力，也就是說，它們體內的某些東西並沒有無休止地生長，而是在抵抗著人們認為不可避免的引力。

這個片段展示了超音速噴射機透過接收來自黑洞”心臟”的脈衝訊號，產生”波紋狀動作”，使其”像充滿空氣的肺一樣”膨脹和收縮，向周圍”呼出暖空氣”（壓力波紋）。圖中座標軸為非維度距離刻度。資料來源：C-理查茲/MD-史密斯/肯特大學

現在，肯特大學的天文物理學家認為他們可能已經發現了這個秘密。他們認為，星系實際上可以透過”呼吸”的方式來控制其生長速度。

在比喻中，研究人員將星系中心的超大質量黑洞比喻為星系的心臟，而它們發出的兩股雙極超音速氣體和輻射噴流則比喻為一對肺的呼吸道。

來自黑洞（或”心臟”）的脈衝會導致噴流衝擊前緣沿著兩個噴流軸來回擺動，就像人體的胸膈在胸腔內上下移動，為兩個肺部充氣和放氣一樣。

這就像我們呼出溫暖的空氣一樣，會導致噴射能量被廣泛傳遞到周圍的介質中，從而減緩銀河系氣體的生成和增長。

對稱雙極噴流一側模擬的兩個不同範例，壓力波紋在銀河系外介質中擴散。這裡顯示的是用紅色-溫度色標表示的壓力變化（深色=低壓，淺色=高壓）。每個噴流從左側進入時的壓力都會隨著對周圍環境介質的擠壓而迅速下降。座標軸為非維度距離刻度。資料來源：C 理查茲/MD 史密斯/肯特大學

博士生卡爾-理查茲（Carl Richards）在創建了新的、從未嘗試過的模擬來研究超音速噴流在抑制星系生長方面可能發揮的作用後，提出了這個理論。

這包括讓黑洞”心臟”脈動，讓噴流處於高壓狀態–如果把這種情況擴大到人體，就很像一種高血壓。這使得噴射器”像風箱一樣”發出聲波，”就像池塘水面上的漣漪一樣”。

這種現象類似於地球上打開香檳酒瓶時產生的聲波和衝擊波、汽車的尖叫聲、火箭的排氣聲浪和加壓外殼的穿刺聲。

在這張藝術家的印象圖中，顯示的是充滿英仙座星團的熱氣體中的聲波（漣漪）。這些聲波被認為是星系中心的一個超大質量黑洞（亮白點）的噴流吹出的空腔所產生的。資料來源：美國國家航空暨太空總署/NASA/CXC/M.Weiss

理查茲說：”我們意識到，噴流必須有某種方式來支持主體–星系周圍的環境氣體–這正是我們在電腦模擬中發現的。當我們分析高壓下的電腦模擬並讓心臟脈動時，發現了意想不到的行為。

研究人員說，這些超壓噴流”就像充滿空氣的肺一樣”有效膨脹。在此過程中，他們將聲波以一系列壓力漣漪的形式傳送到周圍的星系中，然後證明這些壓力漣漪抑制了星系的生長。

有一些證據表明銀河系外的介質中存在漣漪，例如在附近的英仙座星系團中觀測到的與巨大的熱氣泡有關的漣漪，據信這就是聲波的例子。

先前有觀點認為這些波紋負責維持星系周圍的環境，儘管缺乏產生這些波紋的機制。因此，傳統的宇宙學模擬無法解釋氣體流入星系的情況，這也是宇宙的一大謎團，所以它只能依靠星系中心高度活躍的黑洞來提供一些阻力。

合著者邁克爾史密斯（Michael Smith）教授說：”然而，要做到這一點並不容易，我們對脈動的類型、黑洞的大小以及肺的質量都有限制。呼吸過快或過慢都無法提供維持銀河系介質所需的生命震顫，同時也無法為心臟提供燃料。

研究人員的結論是，星系的壽命可以在其”心肺”的幫助下得到延長，星系核心的超大質量黑洞引擎可以從早期階段就限制坍縮成恆星的氣體數量，從而抑制星系的生長。

他們說，這有助於創造我們今天看到的星系。如果沒有這樣的機制，星係早就耗盡了燃料，並以”紅死”或”殭屍”星系的形式消失了。

編譯自/ ScitechDaily