Представьте, что углерод из наших тел отправился за пределы нашей галактики и вернулся, чтобы стать частью Земли и нас самих. Исследование американских и канадских учёных показало, что атомы углерода, необходимые для жизни, не просто плывут в космосе. Наоборот, они движутся по удивительному циклу, переносимые космическими течениями, которые уносят их от родной галактики, а затем возвращают обратно, чтобы участвовать в новых небесных образованиях. Этот захватывающий механизм, получивший название «космический конвейер», играет важнейшую роль в переработке элементов, созданных звездами.
Углерод, наследие звезд
Углерод является основой всей жизни на Земле. Без звезд, настоящих кузниц Вселенной, его существование было бы невозможно. В отличие от водорода и гелия, существующих с момента рождения космоса, тяжелые элементы, такие как углерод, кислород и железо, образуются внутри звезд в процессе ядерного синтеза.
В конце своего существования звёзды выбрасывают элементы во Вселенную мощными взрывами, называемыми сверхновыми.
Эти явления рассеивают атомы по космосу, создавая «строительные блоки» для новых звёзд, планет и даже форм жизни.
Углерод встречается везде на Земле: в организмах, растениях и атмосфере. Но его происхождение имеет корни за пределами нашей планеты. Новое исследование показало, что большая часть этого углерода прежде чем попасть на Землю, путешествовала далеко за пределы Млечного Пути.
Космическое пространство за пределами нашей галактики — огромный источник вещества.
Здесь формируется окологалактическая среда (ОГС), огромный ореол газа и материи, окружающий галактики. Представьте её как космический резервуар, где элементы выбрасываются из галактик и спустя время возвращаются обратно.
Саманта Гарза, научный сотрудник Вашингтонского университета и соавтор исследования, говорит:
В результате взрыва звезд элементы тяжелого ряда покидают галактику-хозяина, распространяясь в окологалактическом пространстве. Там они могут вернуться к формированию звезд и планет.
Процесс функционирует как гигантский конвейер: переносит вещество с тяжелыми элементами наружу, но возвращает его обратно во внутреннюю часть галактики. Вечный цикл поддерживает активность и продуктивность галактик, постоянно формируя новые звезды и структуры.
Последние открытия благодаря «Хабблу»
Ученые изучают это явление с помощью космического телескопа «Хаббл» и его спектрографа Cosmic Origins. Прибор обнаруживает элементы окологалактической среды, анализируя свет далеких квазаров — сверхъярких источников света на краю Вселенной.
Результаты поразительны. Учёные обнаружили, что углерод может занимать пространство почти на 400 000 световых лет, что в четыре раза больше диаметра Млечного Пути. Этот углерод, находящийся в больших количествах в окологалактической среде, постоянно перемещается.
«Мы можем утверждать, что межзвёздное пространство функционирует как огромный склад углерода и кислорода. — Объясняет Гарза. Этим ореолом материи управляют процессы переработки элементов, важных для образования новых звезд и планет.
Это открытие очень важно, потому что оно указывает на то, что углерод, встречающийся на Земле и в наших телах, возможно, существовал вне нашей галактики до того, как вернулся и участвовал в формировании Земли.
Космическая рециркуляция и ее последствия
Цикл рециркуляции углерода и других тяжёлых элементов играет фундаментальную роль в эволюции галактик. Он обеспечивает «топливо» для образования новых звёзд и планет. Без этого процесса галактики, подобные Млечному Пути, со временем превратились бы в «звездные пустыни», не способные рождать новые звезды.
Этот цикл не бесконечен. При истощении или снижении активности окологалактической среды производство звёзд замедлятся. Исследователи полагают, что это может являться причиной прекращения звездообразования в некоторых галактиках со временем.
«Если получится удерживать цикл, выталкивая и втягивая материал, то теоретически у вас хватит топлива для продолжения образования звёзд. — Объясняет Гарза. Если же этот процесс прекращается, галактики могут зачахнуть и потерять активность.
Новое исследование проливает свет на наше космическое происхождение. Каждый атом углерода в нашем теле мог миллионы лет путешествовать через межгалактическое пространство, прежде чем вернуться в нашу галактику и участвовать в формировании Земли.
Оценивая значение межгалактического пространства и космических процессов трансформации, исследователи приближаются к разгадке ряда основополагающих вопросов: какие причины остановки звездообразования в отдельных галактиках? В чём суть механизмов, обеспечивающих активность галактик?