Животът на Земята не би могъл да съществува без въглерод. Но самият въглерод не би могъл да съществува без звезди. Почти всички елементи с изключение на водорода и хелия - включително въглерода, кислорода и желязото - съществуват само защото са били изковани в звездните пещи и по-късно изхвърлени в космоса, когато звездите им са умрели. В крайна сметка планетите като нашата се формират от тези звездни атоми - желязото в ядрото на Земята, кислородът в атмосферата ѝ или въглеродът в телата на земляните.
Екип учени от САЩ и Канада наскоро установи, че въглеродът и другите звездни атоми не се носят произволно из космоса, докато не бъдат привлечени за нови цели. За галактики като нашата, които все още активно формират нови звезди, тези атоми поемат по обиколен път. Те обикалят галактиката, от която произхождат, по гигантски течения, които се простират в междугалактическото пространство.
Тези течения, известни като окологалактическа среда, приличат на гигантски конвейерни ленти, които изтласкват материала навън и го изтеглят обратно в галактическата вътрешност, където гравитацията и други сили могат да сглобят тези суровини в планети, луни, астероиди, комети и дори нови звезди.
„Представете си окологалактическата среда като гигантска гара: Тя постоянно изтласква материал навън и го привлича обратно“, обяснява членът на екипа Саманта Гарза (Samantha Garza), докторант от Вашингтонския университет. „Тежките елементи, които звездите създават, се изтласкват от приемащата ги галактика в окологалактичната среда чрез експлозивната им смърт при свръхнова, където в крайна сметка могат да бъдат изтеглени обратно и да продължат цикъла на формиране на звезди и планети."
Гарза е водещ автор на статия, описваща тези открития, която е публикувана в The Astrophysical Journal Letters.
„Последиците за еволюцията на галактиките и за естеството на резервоара от въглерод, с който разполагат галактиките за формиране на нови звезди, са вълнуващи“, коментира съавторът Джесика Верк (Jessica Werk), професор от Университета на САЩ и ръководител на катедрата по астрономия. „Същият този въглерод, който се съдържа в телата ни, най-вероятно е прекарал значителна част от времето извън галактиката."
През 2011 г. екип от учени за първи път потвърждава отдавнашната теория, че звездообразуващите галактики като нашата са заобиколени от окологалактична среда - и че този голям, циркулиращ облак от материал включва горещи газове, обогатени с кислород. Гарза, Верк и колегите им откриват, че окологалактичната среда на звездообразуващите галактики циркулира и с по-нискотемпературни материали като въглерод.
„Сега можем да потвърдим, че окологалактичната среда действа като гигантски резервоар за въглерод и кислород“, посочва Гарза. „И поне в галактиките, в които се формират звезди, предполагаме, че този материал след това пада обратно в галактиката, за да продължи процеса на рециклиране."
Изучаването на окологалактичната среда може да помогне на учените да разберат как този процес на рециклиране затихва, което в крайна сметка ще се случи за всички галактики - дори и за нашата. Една от теориите е, че забавянето или разпадането на приноса на окологалактичната среда към процеса на рециклиране може да обясни защо звездните популации на галактиките намаляват за дълъг период от време.
„Ако може да се поддържа цикълът - изтласкване на материал навън и връщането му обратно - тогава теоретично има достатъчно гориво, за да се поддържа звездообразуването“, отбелязва Гарза.
На това изображение светлината от далечен квазар преминава през подобната на ореол окологалактическа среда на галактика по пътя си към Земята, където се измерва от спектрографа за космически произход на Хъбъл, за да се определи съставът на ореола. Кредит: NASA/ESA/A. Field
За това изследване изследователите използват Спектрографа за космически произход на космическия телескоп „Хъбъл“. Спектрографът измери как светлината от девет далечни квазара - свръхярки източници на светлина в космоса - се влияе от окологалактичната среда на 11 звездообразуващи галактики.
Показанията на Хъбъл показват, че част от светлината от квазарите се поглъща от специфичен компонент в окологалактичната среда: въглерод, и то много. В някои случаи те откриват въглерод, простиращ се на почти 400 000 светлинни години - или четири пъти повече от диаметъра на нашата галактика - в междугалактичното пространство.
Необходими са бъдещи изследвания, за да се определи количествено пълният обхват на другите елементи, които съставляват окологалактичната среда, и да се сравни допълнително как се различава съставът им в галактиките, които все още създават големи количества звезди, и галактиките, които до голяма степен са преустановили образуването на звезди. Тези отговори биха могли да изяснят не само кога галактики като нашата се превръщат в звездни пустини, но и защо.
Справка: Samantha L. Garza et al, The CIViL* Survey: The Discovery of a C iv Dichotomy in the Circumgalactic Medium of L* Galaxies, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad9c69
Източник: Carbon in our bodies likely left galaxy and came back on cosmic 'conveyer belt', James Urton, University of Washington
