Карл Саган відомо сказав: “Ми зроблені зі зоряного матеріалу”, але навіть він не міг уявити, наскільки далеко цей зоряний матеріал подорожував, перш ніж досяг нас.
Нові дані від телескопа Габбл показують, що частина вуглецю, з якого складаються наші тіла, могла подолати сотні тисяч світлових років за межі галактики і повернутися назад.
Елементи, важчі за гелій, утворюються в ядрах зірок і вивільняються в космос під час вибухів супернових. Ці інгредієнти потім входять до складу наступних поколінь зірок і планет.
Однак виявилося, що ці елементи можуть робити значний “обхідний маршрут”. Нове дослідження показує, що вуглець покидає межі галактики, вирушаючи до величезної газової хмари під назвою циркумгалактичне середовище (CGM), а потім повертається назад.
“Це відкриття має захопливі наслідки для розуміння еволюції галактик і природи резервуару вуглецю, доступного для утворення нових зірок”, — говорить астроном Джессіка Верк із Вашингтонського університету.
“Вуглець у наших тілах, ймовірно, провів значний час за межами галактики!”
Команда дослідників використала дані Габбла для аналізу CGM 11 галактик, які утворюють зірки. Було знайдено потужні сигнали вуглецю на відстані до 391 тисячі світлових років від галактики. Для порівняння, видимий диск Чумацького Шляху має близько 100 тисяч світлових років у ширину.
“Уявіть циркумгалактичне середовище як величезну залізничну станцію: воно постійно виштовхує матеріал з галактики і знову притягує його назад”, — пояснює астроном Саманта Гарза, провідна авторка дослідження.
“Важкі елементи, які утворюють зірки, через вибухи супернов покидають галактику, вирушають у CGM, а потім повертаються, щоб продовжувати цикл формування зірок і планет”.
Дослідники виявили цей “мандрівний” вуглець, використовуючи спектрограф Cosmic Origins телескопа Габбл і дев’ять далеких квазарів як джерела світла. Вони зафіксували унікальний спектральний “відбиток” вуглецю у CGM цільових галактик і оцінили його мінімальну масу в приблизно 3 мільйони Сонць.
Раніше було відомо, що CGM переміщує інші матеріали, зокрема гарячий іонізований кисень, але це перше спостереження за холоднішими елементами, такими як вуглець, які підхоплюються цим процесом.
Активно утворюючі зірки галактики переробляють набагато більше вуглецю, ніж “пасивні” галактики. Це узгоджується з попередніми спостереженнями, які показали, що у CGM зіркоутворюючих галактик циклюється більше кисню.
“Ми можемо підтвердити, що циркумгалактичне середовище діє як гігантський резервуар для вуглецю і кисню”, — каже Гарза. “І принаймні в галактиках, які утворюють зірки, цей матеріал повертається до галактики для продовження процесу переробки”.
Оскільки Чумацький Шлях продовжує утворювати зірки, частина вуглецю та кисню навколо нас, ймовірно, вже вирушала в цю міжгалактичну подорож хоча б раз.
Вивчення цих галактичних циклів дозволить астрономам краще зрозуміти, як і чому галактики починають і завершують періоди зіркоутворення. Динаміка CGM також може показати, що відбувається, коли галактики зливаються, — доля, яка очікує Чумацький Шлях.
Уявлення про те, що “зоряний матеріал” у наших тілах не осів одразу, а провів молодість у подорожі навколо галактики, робить слова Сагана ще більш зворушливими.
Дослідження було опубліковано в журналі The Astrophysical Journal Letters.