Атоми, утворені в зірках, проходять величезний звивистий шлях, перш ніж вони потрапляють до наступного покоління зірок і планет, як виявляє нове дослідження. Цей шлях настільки непрямий, що відводить ці атоми поза межі звичайного визначення галактики. Це означає, що деякі залишки давно втрачених зірок вийшли за межі галактики, перш ніж були знову притягнуті і стали частиною Землі — і в кінцевому рахунку нас.
Усі елементи (окрім водню та гелію) утворюються в зірках — в більшості випадків під час драматичних смертей. Після того, як астрономи усвідомили це, вони припустили, що наднові вибухи — і, можливо, ще більш екзотичні події — повинні були відбутися в нашому регіоні галактики, щоб створити більшість атомів, що складають Землю та інші кам’янисті планети. Однак вони поступово дізналися, що величезні потоки всередині Чумацького Шляху та подібних галактик, відомі як циркумгалактичне середовище, мотає ці продукти протягом мільярдів років, перш ніж умови будуть готові.
«Уявіть циркумгалактичне середовище як величезну вокзальну станцію: вона постійно викидає матеріал і повертає його назад», — сказала головний автор дослідження, докторка Samantha Garza з університету Вашингтона, у заяві. «Тяжкі елементи, які утворюють зірки, викидаються з їхніх галактик і потрапляють у циркумгалактичне середовище через вибухи наднових, де вони згодом можуть бути повернуті назад і продовжити цикл утворення зірок і планет».
«Це має важливі наслідки для еволюції галактик і для природи резерву вуглецю, доступного галактикам для утворення нових зірок», — додала співавторка професорка Jessica Werk. «Це вуглець у наших тілах, ймовірно, значну частину часу провів поза галактикою!»
Наші знання про це питання ще на початковій стадії. Хоча циркумгалактичне середовище було теоретизовано вже давно, її існування було підтверджено лише у 2011 році. Водень є найбільшим компонентом, але може мати різні джерела. З іншого боку, кисень, виявлений при першому відкритті, мусить бути внутрішнім елементом галактики. Garza, Werk та їх колеги тепер виявили наявність вуглецю, який рухається подібним шляхом.
Атоми в циркумгалактичному середовищі поглинають світло від віддалених квазарів, з характерними довжинами хвиль, пов’язаними з кожним атомом.
Одним з суперечливих пояснень нещодавно виявлених Острівних Радіо Кіл (ORC) є те, що вони складаються з матеріалів, викинутих з галактик після численних вибухів наднових. Якщо це так, то швидкості, що при цьому використовуються, означають, що галактики, ймовірно, ніколи не повернуть їх назад. Однак процес з циркумгалактичним середовищем є більш м’яким, повільним циклом, який повертає атоми для переробки.
«Якщо ви можете утримувати цей цикл — викидати матеріал і забирати його назад, — то теоретично у вас є достатньо палива для підтримки утворення зірок», — сказала Garza. Автори припускають, що порушення цього процесу може бути причиною того, чому деякі галактики, здається, припинили утворювати зірки передчасно.
Циркумгалактичне середовище настільки розріджене, що виявлення елементів є складним завданням, деякі з яких важче виявити за інших. Автори зібрали світло від дев’яти квазарів, які пройшли через циркумгалактичне середовище 11 зіркоутворюючих галактик на своєму шляху до того, щоб бути перехопленими Космічним Телескопом Хаббл. Ці галактики відповідали за масою та розмірами пасивним галактикам, де утворення зірок припинилося.
Космічний спектрограф виявив велику кількість вуглецю в оточенні цих галактик, в найбільш екстремальних випадках його знайшли на відстані 400 000 світлових років — чотири рази більша від довжини Чумацького Шляху. Тим часом, виявлення вуглецю навколо пасивних галактик було лише на третину ймовірним.
Автори сподіваються, що подальші спостереження перевірять їхню гіпотезу про те, що порушення у переробці вуглецю сприяє втраті активності пасивних галактик.
Дослідження опубліковане у відкритому доступі в журналі The Astrophysical Journal Letters.