Изображение плотной, богатой звездами части нашей галактики, Млечного Пути, полученное космическим телескопом Хаббл. Изображение предоставлено: НАСА/ЕКА/Команда наследия Хаббла
Без углерода жизнь на Земле не могла бы существовать. Но сам углерод не мог бы существовать без звезд. Почти все элементы, кроме водорода и гелия, включая углерод, кислород и железо, существуют только потому, что они были выкованы в звездных печах, а затем выброшены в космос, когда их звезды умерли. В результате окончательного акта галактической переработки планеты, подобные нашей, создаются путем включения в свой состав этих звездных атомов, будь то железо в ядре Земли, кислород в ее атмосфере или углерод в телах землян.
Группа ученых из США и Канады недавно подтвердила, что углерод и другие звездообразные атомы не просто дрейфуют в космосе, пока им не найдут новое применение. В галактиках, подобных нашей, которые все еще активно формируют новые звезды, эти атомы совершают окольный путь. Они вращаются вокруг своей исходной галактики в огромных потоках, простирающихся в межгалактическое пространство.
Эти потоки, известные как окологалактическая среда, напоминают гигантские конвейерные ленты, которые выталкивают материал и тянут его обратно в глубь галактики, где гравитация и другие силы могут собирать из этого сырья планеты, луны, астероиды, кометы и даже новые звезды.
«Думайте об окологалактической среде как о гигантской железнодорожной станции: она постоянно выталкивает материал и втягивает его обратно», — сказала член команды Саманта Гарза, аспирантка Вашингтонского университета. «Тяжелые элементы, которые создают звезды, выталкиваются из своей родительской галактики в результате взрывной смерти сверхновой в окологалактическую среду, где они в конечном итоге втягиваются обратно и могут продолжить цикл формирования звезд и планет».
Гарза — ведущий автор статьи с описанием этих результатов, опубликованной 27 декабря в The Astrophysical Journal Letters.
«Последствия для эволюции галактик и типа резервуара углерода, доступного галактикам для формирования новых звезд, впечатляют», — сказала соавтор Джессика Верк, профессор Университета Вашингтона и заведующая кафедрой астрономии. «Тот же углерод в наших телах, скорее всего, провел значительное количество времени за пределами галактики».
В 2011 году группа учёных впервые подтвердила давнюю теорию о том, что галактики, в которых формируются звезды, подобные нашей, окружены окологалактической средой и что это большое циркулирующее облако материала содержит горячие, обогащенные кислородом газы. Гарза, Верк и их коллеги обнаружили, что материал с более низкой температурой, такой как углерод, также циркулирует в окологалактической среде звездообразующих галактик.
«Теперь мы можем подтвердить, что окологалактическая среда действует как огромный резервуар углерода и кислорода», — сказал Гарза. «И, по крайней мере, в галактиках, где образуются звезды, мы подозреваем, что этот материал затем попадает обратно в галактику, чтобы продолжить процесс переработки».
Изучение окологалактической среды могло бы помочь ученым понять, как затухает этот процесс переработки, который в конечном итоге произойдет во всех галактиках, включая нашу. Одна из теорий состоит в том, что замедление или коллапс вклада окологалактической среды в процесс переработки может объяснить, почему звездное население галактики сокращается в течение длительных периодов времени.
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
«Если вы сможете поддерживать цикл – выталкивать материал и втягивать его обратно – тогда теоретически у вас будет достаточно топлива для продолжения звездообразования», – сказал Гарза.
По мнению этого художника, свет от далекого квазара проходит через галоподобную окологалактическую среду галактики на пути к Земле, где он измеряется с помощью спектрографа космического происхождения Хаббла для определения состава гало. Изображение предоставлено: НАСА/ЕКА/А. Поле
Для этого исследования исследователи использовали спектрограф космического происхождения на космическом телескопе Хаббл. Спектрограф измерил, как на свет девяти далеких квазаров — сверхярких источников света в космосе — влияет окологалактическая среда 11 звездообразующих галактик.
Измерения Хаббла показали, что часть света квазаров поглощается особым компонентом окологалактической среды: углеродом, и причём в больших количествах. В некоторых случаях они обнаружили углерод, простирающийся почти на 400 000 световых лет – или в четыре раза больше диаметра нашей галактики – в межгалактическое пространство.
Будущие исследования необходимы для количественной оценки всех других элементов, составляющих окологалактическую среду, и для дальнейшего сравнения того, как их составы различаются между галактиками, которые все еще производят большое количество звезд, и галактиками, в которых звездообразование в значительной степени прекращено. Эти ответы могут пролить свет не только на то, когда галактики, подобные нашей, становятся звездными пустынями, но и на то, почему.
Информация от: Вашингтонским университетом
