Вуглець у наших тілах, ймовірно, провів значну кількість часу за межами галактики

Вироблені в зорях хімічні елементи обертаються навколо галактик, наче в гігантських конвеєрних стрічках, які виштовхують матеріал і втягують його назад у галактики, де з нього можуть зібратися планети, комети та навіть нові зорі.

Про це розповідають в Університеті Вашингтона, передають OstanniPodii.com.

Життя на Землі не могло б існувати без вуглецю. Але й сам вуглець не міг би існувати без зірок. Майже всі елементи, включаючи вуглець, кисень та залізо, існують лише тому, що вони були викувані всередині зірок, а потім викинуті в космос, коли їхні зорі загинули (окрім водню та гелію, і не важче заліза). У кінцевому акті галактичної переробки, планети, подібні до нашої, утворюються шляхом включення цих елементів у свій склад, хай то залізо в ядрі Землі, кисень в її атмосфері або вуглець в тілах землян.

Група вчених із США та Канади нещодавно підтвердила, що вуглець та інші елементи, утворені зорями, не просто бездіяльно дрейфують у космосі, доки їх не витягнуть для нового використання. У галактиках, подібних до нашої, які все ще активно формують нові зорі, ці атоми здійснюють кругові подорожі. Вони обертаються навколо галактики, з якої походять, у гігантських струмах, що простягаються у міжгалактичний простір. Ці течії, відомі як навкологалактичне середовище, нагадують гігантські конвеєрні стрічки, які виштовхують матеріал і втягують його назад у надра галактики, де гравітація та інші сили можуть зібрати цю сировину в планети, супутники, астероїди, комети та навіть нові зорі.

"Уявіть собі навкологалактичне середовище як гігантську залізничну станцію: воно постійно виштовхує матеріал і втягує його назад", - каже провідна авторка дослідження Саманта Гарза, докторантка Університету Вашингтона. "Важкі елементи, з яких складаються зорі, виштовхуються з галактики-господаря в навкологалактичне середовище через вибухову загибель наднових, де вони з часом можуть бути втягнуті назад і продовжити цикл формування зірок і планет".

Результати дослідження були опубліковані 27 грудня в Astrophysical Journal Letters.

"Наслідки для еволюції галактик і для природи резервуара вуглецю, доступного галактикам для формування нових зірок, є захопливими", - сказала співавторка дослідження Джессіка Верк, професорка та завідувачка кафедри астрономії Університету Вірджинії. "Той самий вуглець у наших тілах, швидше за все, провів значну кількість часу за межами галактики!"

У 2011 році команда вчених вперше підтвердила давню теорію про те, що зореутворювальні галактики, подібні до нашої, оточені навкологалактичним середовищем — і що ця велика хмара матерії циркулює з гарячими газами, збагаченими киснем. Гарза, Верк та їхні колеги виявили, що в навкологалактичному середовищі зореутворювальних галактик також циркулює більш низькотемпературний матеріал, такий як вуглець.

"Тепер ми можемо підтвердити, що навкологалактичне середовище діє як гігантський резервуар як для вуглецю, так і для кисню", - каже Гарза. "І принаймні в зореутворювальних галактиках, ми припускаємо, що цей матеріал потім падає назад в галактику, щоб продовжити процес переробки".

Вивчення навкологалактичного середовища може допомогти вченим зрозуміти, як цей процес переробки вщухає, що врешті-решт станеться з усіма галактиками — навіть з нашою. Одна з теорій полягає в тому, що уповільнення або припинення внеску навкологалактичного середовища в процес переробки може пояснити, чому зоряна популяція галактики зменшується протягом тривалих періодів.

"Якщо ви можете підтримувати цикл — виштовхувати матеріал і втягувати його назад — тоді теоретично у вас буде достатньо палива, щоб підтримувати зореутворення", - говорить Гарза.

Для цього дослідження вчені використовували "Спектрограф космічного походження" на космічному телескопі "Габбл". Цей прилад вимірював, як світло від дев'яти віддалених квазарів — надяскравих джерел світла в космосі — впливає на навкологалактичне середовище 11 зореутворювальних галактик. Дані "Габбла" показали, що частина світла від квазарів поглинається певним компонентом навкологалактичного середовища: вуглецем, і причому в значній кількості. У деяких випадках вони виявили вуглець, що простягається майже на 400 000 світлових років — або в чотири рази більше діаметру нашої галактики — у міжгалактичний простір.

Необхідні майбутні дослідження для кількісного визначення повного обсягу інших елементів, які складають навкологалактичне середовище, а також для подальшого порівняння того, як їхній склад відрізняється між галактиками, які все ще утворюють велику кількість зірок, і галактиками, які в основному припинили зореутворення. Ці відповіді могли б пролити світло не лише на те, коли галактики, подібні до нашої, перетворюються на зоряні пустки, але й на те, чому.

Співавторами роботи є науковці з Герцберзького дослідницького центру астрономії й астрофізики в Британській Колумбії, Університету Колорадо в Боулдері, Державного університету Північної Кароліни та Університету Вікторії. Дослідження профінансовано НАСА й Національним науковим фондом США.

• астрохімія