Углерод в наших телах, вероятно, провел значительное количество времени за пределами галактики

Выработанные в звездах химические элементы вращаются вокруг галактик, как в гигантских конвейерных лентах, которые выталкивают материал и втягивают его обратно в галактики, где из него могут собраться планеты, кометы и даже новые звезды.

Об этом рассказывают в Университете Вашингтона, передают OstanniPodii.com.

Жизнь на Земле не могла бы существовать без углерода. Но и сам углерод не мог бы существовать без звезд. Почти все элементы, включая углерод, кислород и железо, существуют только потому, что они были выкованы внутри звезд, а затем выброшены в космос, когда их звезды погибли (кроме водорода и гелия, и не тяжелее железа). В конечном акте галактической переработки, планеты, подобные нашей, образуются путем включения этих элементов в свой состав, 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 элементы, образованные звездами, не просто бездейственно дрейфуют в космосе, пока их не извлекут для нового использования. В галактиках, подобных нашей, которые все еще активно формируют новые звезды, эти атомы совершают круговые путешествия. Они вращаются вокруг галактики, из которой происходят, в гигантских потоках, простирающихся в межгалактическое пространство. Эти течения, известные как окологалактическая среда, напоминают гигантские конвейерные ленты, которые выталкивают материал и втягивают его обратно в недра галактики, где гравитация и другие силы могут собрать это сырье в планеты, спутники, астероиды, кометы и даже новые звезды.

"Представьте себе окологалактическую среду как гигантскую железнодорожную станцию: она постоянно выталкивает материал и втягивает его обратно", - говорит ведущий автор исследования Саманта Гарза, докторант Университета Вашингтона. "Тяжелые элементы, из которых состоят звезды, выталкиваются из галактики-хозяина в окологалактическую среду из-за взрывной гибели сверхновых, где они со временем могут быть втянуты обратно и продолжить цикл формирования звезд и планет".

Результаты исследования были опубликованы 27 декабря в Astrophysical Journal Letters.

"Последствия для эволюции галактик и для природы резервуара углерода, доступного галактикам для формирования новых звезд, являются захватывающими", - сказала соавтор исследования Джессика Верк, профессор и заведующая кафедрой астрономии Университета Вирджинии. "Это тот же углерод в наших телах, скорее всего, провел значительное количество времени за пределами галактики!"

В 2011 году команда ученых впервые подтвердила давнюю теорию о том, что звездообразующие галактики, подобные нашей, окружены окологалактической средой — и что это большое облако материи циркулирует с горячими газами, обогащенными кислородом. Гарза, Верк и их коллеги обнаружили, что в окологалактической среде звездообразующих галактик также циркулирует более низкотемпературный материал, такой как углерод.

"Теперь мы можем подтвердить, что окологалактическая среда действует как гигантский резервуар как для углерода, так и для кислорода", - говорит Гарза. "И по крайней мере в звездообразующих галактиках, мы предполагаем, что этот материал затем падает обратно в галактику, чтобы продолжить процесс переработки".

Изучение окологалактической среды может помочь ученым понять, как этот процесс переработки утихает, что в конце концов произойдет со всеми галактиками — даже с нашей. Одна из теорий заключается в том, что замедление или прекращение вклада окологалактической среды в процесс переработки может объяснить, почему звездная популяция галактики уменьшается в течение длительных периодов.

"Если вы можете поддерживать цикл — выталкивать материал и втягивать его обратно — тогда теоретически у вас будет достаточно топлива, чтобы поддерживать звездообразование", - говорит Гарза.

Для этого исследования ученые использовали "Спектрограф космического происхождения" на космическом телескопе "Хаббл". Этот прибор измерял, как свет от девяти удаленных квазаров — сверхярких источников света в космосе — влияет на окологалактическую среду 11 звездообразующих галактик. Данные "Хаббла" показали, что часть света от квазаров поглощается определенным компонентом окологалактической среды: углеродом, и причем в значительном количестве. В некоторых случаях они обнаружили углерод, простирающийся почти на 400 000 световых лет — или в четыре раза больше диаметра нашей галактики — в межгалактическое пространство.

Необходимы будущие исследования для количественного определения полного объема других элементов, которые составляют окологалактическую среду, а также для дальнейшего сравнения того, как их состав отличается между галактиками, которые все еще образуют большое количество звезд, и галактиками, которые в основном прекратили звездообразование. Эти ответы могли бы пролить свет не только на то, когда галактики, подобные нашей, превращаются в звездные пустоты, но и на то, почему.

Соавторами работы являются ученые из Герцбергского исследовательского центра астрономии и астрофизики в Британской Колумбии, Университета Колорадо в Боулдере, Государственного университета Северной Каролины и Университета Виктории. Исследование профинансировано НАСА и Национальным научным фондом США.

• астрохимия