Supermassive sorte hull i hjertene til galakser kan sprenge varme, turbulente bølger av gass gjennom kosmos, og holde galakse klynger i live med deres varme.
Og for første gang tror astrofysikere at de har sett den turbulensen i aksjon.
Peer inn i en massiv galakse-klynge, og du vil se varm gass som virvler rundt kjernen og fyller rommet mellom stjerner og galakser. Men det er et mysterium om denne gassen. Hvordan holder det seg så varmt? Enkle modeller antyder at den skal miste energi mye raskere enn den gjør, og at tyngdekraften bør begynne å binde hele skyen sammen til stjerner innen omtrent en milliard år etter at den dannet seg. Disse stjernene ville på sin side brenne ut, og galaksen ville dø med dem. Astrofysikere kaller denne prosessen for "katastrofal avkjøling." Men dette skjer ikke.
Det viser seg, tilbake i 2005, fant forskere en delvis forklaring på hvorfor ikke. De fant bobler som dannes i de tette gassskyene, gigantiske hulrom i verdensrommet - noen så store som Melkeveien. Disse gigantiske boblene beveget seg bort fra de supermassive sorte hullene ved de galaktiske sentrene, og på sin side syntes forskere å forhindre katastrofale avkjøling.
Men spørsmålet gjensto: Hvordan overføres all den energien til gassen rundt boblene? I en ny artikkel, publisert til arXiv-databasen 18. november (avisen har ennå ikke gått gjennom den formelle fagfellevurderingsprosessen), rapporterer forskere bevis på turbulens rundt boblene: virvler og virvler som snurrer av mindre virvler og virvler, som snurrer av mindre virvler fortsatt. Over tid går teorien om at kaotisk atferd når mikroskopisk nivå, der den forsvinner som varme.
"Du kan anskueliggjøre boblen som en skje som rører den varme teen," sa hovedforfatter Yuan Li, en astrofysiker ved University of California, Berkeley, til Live Science.
Skjeen skaper en "bulk-bevegelse" av te, men trekk ut skjeen, og du vil merke at mindre virvler dannes i væsken, som skaper enda mindre virvler. Når virvlene slutter å snurre, er det fordi energien deres har konvertert til varme, sa hun. I et krus på bordet ditt er ikke oppvarmingen veldig dramatisk; du ville slite med å koke vann bare ved å røre det. Men energien fra boblene som beveger seg gjennom rommet er mye mer intens, og det virker som om turbulens konverterer en betydelig brøkdel av den fra kinetisk energi til varme.
Li og hennes medforfattere gjorde ingen nye observasjoner for å finne turbulensen. I stedet oppdaget de det i data som allerede var tilgjengelig fra galakse-klyngene Perseus, Abell 2597 og Jomfruen.
Li av filamenter med kjøligere gasstråd gjennom skyene. Disse utrolig presise dataene med høy oppløsning ga Li mulighet til å lage et kart over hvor raskt gassen på hvert punkt beveget seg og i hvilken retning.
Det varmekartet viste et klart mønster av turbulens. "I en turbulensmodus er det store virvler som lager små virvler som lager enda mindre virvler. Du har en vakker kaskade," sa Li.
Den "vakre kaskaden" så ut til å dukke opp i hver galakse-klyngsentrum.
"Jeg hadde ikke forventet det, ingen forventet det," sa hun.
Selv de minste virvlene her er i en utenkelig skala, store nok til å enkelt svelge solsystemet vårt. Tross alt, sa Li, finner de sted i hvilken mengde tette "søppelbokser fulle av galakser." Brian McNamara, hovedforfatter av Nature Nature 2005 som først antydet at boblene kan varme opp disse gassene, sa at han fant det nye funnet fascinerende, men hadde forbehold.
"Det hele er veldig interessant. Men det er ikke avgjørende for meg. Jeg er ikke helt overbevist," sa McNamara til Live Science. McNamara, som er styreleder for Institutt for fysikk og astronomi ved Canadas University of Waterloo, sa at den viktigste saken er at kaskadene Li og kollegene fant ikke helt stemmer med det du kan forvente av turbulens alene. Det tyder på at andre effekter kan være på jobb, skrev forfatterne av studien, eller kanskje er det noe ukjent fysikk som styrer oppførselen til turbulens under disse ekstreme forholdene.
McNamara lurte også på om forskerne fullt ut hadde koblet fra effekten av andre typer bevegelser i gassene fra ekte turbulens.
Han påpekte også at noen teoretikere mistenker turbulens kan faktisk avkjøle gassen mer enn den varmer den.
Alt som sagt, la han til, dette er en god artikkel med mange gode forskere involvert.
"Jeg tror bare det er mer arbeid som skal gjøres."
