Что, если углерод, который содержится в наших телах, покинул пределы нашей галактики, а затем вернулся, чтобы принять участие в формировании Земли и, в конечном счете, в создании нас самих? Новое исследование, проведенное американскими и канадскими учеными, демонстрирует, что атомы углерода, необходимые для существования жизни, не просто свободно перемещаются в космосе. Вместо этого они проходят через сложный и активный цикл, будучи переносимыми космическими потоками, которые уносят их за пределы галактики и возвращают обратно, чтобы они участвовали в формировании новых небесных тел. Этот захватывающий процесс, названный «космический конвейер», играет ключевую роль в переработке элементов, образованных в результате деятельности звезд.
Углерод, наследие звезд
Углерод является ключевым элементом для всей жизни на нашей планете. Однако его наличие было бы невозможным без звезд, которые можно назвать настоящими фабриками Вселенной. В отличие от водорода и гелия, появившихся сразу после образования космоса, более тяжелые элементы, такие как углерод, кислород и железо, формируются внутри звезд в процессе ядерного синтеза.
По мере завершения жизненного цикла звезды, она выбрасывает эти элементы в космическое пространство посредством мощных взрывов, известных как сверхновые. Эти грандиозные события рассеивают атомы по всему космосу, формируя «строительные блоки», из которых создаются новые звезды, планеты и даже живые организмы.
Углерод есть на Земле везде: в живых организмах, растительности и в атмосфере. Однако его происхождение связано с событиями, происходящими за пределами нашей планеты. Недавнее исследование показало, что значительная часть углерода, присутствующего на Земле, до своего прибытия сюда мигрировала из-за пределов Млечного Пути.
Окологалактическое пространство представляет собой обширный резервуар материи
Именно в этой области формируется окологалактическая среда, или ОГС. Этот обширный ореол, состоящий из газа и материи, окружает галактики и функционирует как своего рода космический резервуар. Его можно представить как сортировочную станцию, откуда элементы выбрасываются из галактики, чтобы впоследствии вернуться обратно.
Згідно з поясненнями Саманти Гарза, наукової співробітниці Вашингтонського університету та співавторки дослідження:
«В процессе взрывной гибели звезд, сверхновых, тяжелые элементы выбрасываются за пределы галактики, в которой они образовались. Эти вещества попадают в окружающую галактику среду, откуда впоследствии могут быть возвращены для участия в дальнейшем формировании звезд и планет».
Этот процесс функционирует подобно масштабному конвейеру, транспортирующему вещество, насыщенное тяжелыми элементами, за пределы галактики и обратно во внутреннюю её часть. Этот непрерывный цикл обеспечивает активность и продуктивность галактик, постоянно стимулируя формирование новых звёзд и структур.
Последние открытия благодаря «Хабблу»
Для исследования этого явления ученые применили космический телескоп «Хаббл» и его спектрограф Cosmic Origins. Этот прибор позволяет выявлять элементы, содержащиеся в окологалактической среде, путем анализа света, излучаемого далекими квазарами — чрезвычайно яркими объектами, находящимися на границе Вселенной.
Результаты оказались впечатляющими. Ученые выяснили, что углеродные структуры могут занимать протяженные области, достигающие почти 400 000 световых лет – это примерно в четыре раза превышает диаметр Млечного Пути. Этот углерод, содержащийся в значительных объемах в окологалактическом пространстве, непрерывно перемещается.
«Мы получили подтверждение того, что окологалактическое пространство функционирует как масштабный резервуар углерода и кислорода », — поясняет Гарза. Это указывает на то, что данное вещественное облако играет ключевую роль в преобразовании элементов, которые требуются для создания новых звезд и планет».
Данное открытие имеет большое значение, так как оно указывает на то, что углерод, присутствующий на Земле и в живых организмах, большую часть своего жизненного цикла провел за пределами нашей галактики, прежде чем стать частью нашей планеты».
Космическая рециркуляция и ее последствия
Этот процесс переработки углерода и других тяжелых элементов играет ключевую роль в развитии галактик. Он обеспечивает ресурсами, необходимыми для образования новых звезд и планет. Если бы этот процесс не существовал, галактики, такие как Млечный Путь, постепенно превратились бы в области, лишенные звезд и не способные к формированию новых.
Этот процесс не бесконечен. По мере истощения окологалактической среды или снижения её активности, звездообразование замедляется. Учёные полагают, что это может являться причиной прекращения формирования звёзд в некоторых галактиках с течением времени.
«Поддержание цикла, при котором материя выбрасывается и затем возвращается обратно, позволит теоретически обеспечить достаточное количество топлива для продолжения процесса звездообразования », — поясняет Гарза. Однако, если этот процесс прекращается, галактики могут ослабеть и потерять свою активность.
В целом, новое исследование предоставляет захватывающие сведения о нашем космическом происхождении. Вероятно, каждый атом углерода, входящий в состав нашего тела, совершил путешествие на миллионы лет, преодолев колоссальные расстояния в межгалактическом пространстве, прежде чем вернуться в галактику и стать частью формирования Земли.
Изучая влияние окружающей галактической среды и процессов космической переработки, исследователи помогают приблизиться к ответам на ключевые вопросы: почему в отдельных галактиках прекращается звездообразование? Какие факторы определяют активность галактик?