xczMột mẫu thiên hà mà Hubble nhìn thấy cho thấy các chuỗi hình thành sao dưới ánh sáng cực tím. Sự hình thành sao là sản phẩm của các tia từ lỗ đen trung tâm kiểm soát khí rơi xuống từ quầng của thiên hà. Tín dụng hình ảnh: NASA, ESA, G. Tremblay (Đại học Yale) và R. Mittal (Viện Công nghệ Rochester và Viện Vật lý hấp dẫn Max Planck)
Dữ liệu từ Kính viễn vọng Không gian Hubble đã được sử dụng trong hai nghiên cứu giải quyết vấn đề phức tạp về thiên hà đã được cân nhắc từ lâu: làm thế nào các thiên hà hình elip tiếp tục hình thành sao sau khi hoạt động của chúng đạt đến đỉnh điểm.
Hubble đã tiết lộ các cụm sao xanh, nóng hình thành dọc theo tia lỗ đen ở trung tâm của những hình elip khổng lồ này.
Dữ liệu Hubble được kết hợp với các quan sát trên mặt đất để tiết lộ một chu kỳ tự điều chỉnh theo đó các tia lỗ đen làm nóng khí xung quanh, sau đó khí này nguội đi và tạo thành các khối lạnh rơi trở lại trung tâm thiên hà.
Grant Tremblay của Đại học Yale, người đứng đầu, cho biết: “‘Những hạt mưa’ cuối cùng đủ nguội để trở thành những đám mây khí phân tử lạnh hình thành sao và khả năng phát tia cực tím xa của Hubble cho phép chúng tôi quan sát trực tiếp những ‘cơn mưa’ hình thành sao này”. một trong hai nghiên cứu độc lập kiểm tra quá trình.
“Chúng tôi biết rằng những vòi hoa sen này được liên kết với các tia nước vì chúng được tìm thấy trong các sợi và tua quấn quanh các tia nước hoặc ôm lấy các cạnh của bong bóng khổng lồ mà các tia nước đó thổi phồng lên.
Cuối cùng, chúng tạo ra một ‘vũng’ khí hình thành sao xoáy quanh lỗ đen trung tâm.”
Cường độ của ‘cơn mưa’ khí này quay trở lại trung tâm sau đó bị giới hạn bởi lỗ đen.
Trong khi dòng khí chảy ra ngoài nguội đi, lỗ đen làm nóng phần khí còn lại xung quanh thiên hà, ngăn không cho lớp vỏ khí nguội đi nhanh hơn.
Quá trình này được ví như bộ điều nhiệt trên hệ thống sưởi ấm và làm mát trong nhà.
Khí xung quanh lỗ đen cung cấp nhiên liệu cho các tia của nó và nếu quá nhiều nhiệt độ xảy ra, các tia trở nên mạnh hơn và tăng thêm nhiệt.
Nếu các máy bay phản lực bổ sung quá nhiều nhiệt, chúng sẽ giảm nguồn cung cấp nhiên liệu và cuối cùng yếu đi.
Nghiên cứu cũng giúp giải thích tại sao nhiều thiên hà hình elip không có tỷ lệ sinh sao cao hơn.
Nghiên cứu đầu tiên về quá trình này do Megan Donahue của Đại học bang Michigan dẫn đầu.
Nó quan sát ánh sáng cực tím xa từ các thiên hà hình elip khổng lồ được tìm thấy trong Khảo sát Siêu tân tinh và thấu kính cụm với Hubble (CLASH).
Chúng bao gồm các thiên hà đang mưa và hình thành sao và những thiên hà khác thì không.
Nghiên cứu thứ hai, do Tremblay dẫn đầu, chỉ quan sát các thiên hà hình elip trong Vũ trụ lân cận với pháo hoa ở trung tâm của chúng.
Cả hai nghiên cứu đều phát hiện ra rằng các sợi và nút thắt của quá trình hình thành sao dường như là những hiện tượng tương tự nhau.
Nghiên cứu được hỗ trợ bởi các mô phỏng máy tính mới về thủy động lực học của các dòng khí do Yuan Li thuộc Đại học Michigan phát triển.
Donahue nói: “Đây là lần đầu tiên chúng tôi có trong tay các mô hình dự đoán những thứ này sẽ trông như thế nào.
“Và khi chúng tôi so sánh các mô hình với dữ liệu, có một sự tương đồng đáng kinh ngạc giữa các trận mưa sao hình thành mà chúng tôi quan sát được và các trận mưa xảy ra trong các mô phỏng.
Chúng tôi đang nhận được một cái nhìn sâu sắc về vật lý mà sau đó chúng tôi có thể áp dụng cho các mô hình.”