Atomy węgla w naszym ciele przebyły niezwykłą drogę, zanim stały się częścią nas – przemierzyły setki tysięcy lat świetlnych w przestrzeni kosmicznej, w ramach gigantycznego „kosmicznego transportera”, jak wynika z najnowszych badań naukowych.
Odkrycia naukowców wyraźnie wskazują, że atomy będące budulcem istot żywych nie przemieszczają się przypadkowo w przestrzeni po ich wytworzeniu w umierających gwiazdach. Zamiast tego podróżują gigantycznymi prądami wychodzącymi daleko poza ich rodzime galaktyki, by ostatecznie zostać ponownie wykorzystane w tworzeniu nowych gwiazd, planet, a nawet organizmów żywych.
Kosmiczny system recyklingu
„Średnie okolice galaktyczne – tak zwane 'circumgalactic medium’ – można porównać do ogromnego dworca kolejowego. Stale wyrzucają materię na zewnątrz i ciągną ją z powrotem” – wyjaśnia Samantha Garza, główna autorka badania i doktorantka Uniwersytetu Waszyngtońskiego. „Ciężkie pierwiastki, które tworzą gwiazdy, są wyrzucane z macierzystej galaktyki w wyniku wybuchowych śmierci supernowych. Następnie trafiają do tych średnich obszarów, skąd mogą być później wciągnięte z powrotem, napędzając cykl formowania nowych gwiazd i planet.”
Przykładem tego procesu jest węgiel, który jest kluczową cegiełką życia. Węgiel, który jest obecnie częścią twojego ciała, mógł więc spędzić miliony lat w podróży przez kosmos zanim znalazł się na Ziemi – a wszystko dzięki działaniu tego wielkiego kosmicznego mechanizmu recyklingu.
Podróż twoich atomów
Znaczenie tego odkrycia jest niezwykle szerokie, szczególnie w kontekście ewolucji galaktyk i badania zasobów danego pierwiastka, takich jak węgiel, które są dostępne w danej galaktyce do tworzenia nowych gwiazd. Jak zauważa współautorka badania, profesor Jessica Werk z Uniwersytetu Waszyngtońskiego: „Węgiel w naszych ciałach najpewniej spędził znaczną część czasu poza naszą macierzystą galaktyką!”
Odkrycie to otwiera nowe spojrzenie na procesy zachodzące w dużych strukturach kosmicznych. Poruszanie się pierwiastków w przestrzeni międzygalaktycznej okazuje się być kluczowe dla cykliczności i regeneracji systemów gwiezdnych – procesy, które pozwalają na wieczny obieg pierwiastków w kosmosie.
Mapa niewidzialnego
Korzystając z Kosmicznego Spektrografu Hubble’a (Cosmic Origins Spectrograph), badacze przeanalizowali światło z dziewięciu odległych kwazarów, które przechodziło przez średnie okolice jedenastu galaktyk tworzących gwiazdy. Pomiar ukazał ogromne ilości węgla – w niektórych przypadkach rozprzestrzeniające się na odległość niemal 400 tysięcy lat świetlnych poza galaktyki macierzyste. Warto podkreślić, że to czterokrotnie większy zasięg od średnicy naszej Drogi Mlecznej.
To przełomowe badanie pozwoliło nie tylko zidentyfikować ilości węgla poza granicami galaktyk, ale również dostrzec kluczową rolę, jaką odgrywa on w cyklu życia galaktyk i ich gwiazd. Ta „mapa niewidzialnego” rzuca światło na to, jak systematycznie pierwiastki są transportowane i wykorzystywane w makrostrukturach galaktycznych.
Nieodzowny proces dla życia galaktyk
Wyniki badań sugerują, że ten proces recyklingu ma kluczowe znaczenie dla zdolności galaktyki do dalszego formowania nowych gwiazd. W momencie, gdy proces ten zwalnia lub ulega zakłóceniom, może to tłumaczyć, dlaczego niektóre galaktyki przestają produkować gwiazdy przez długie okresy czasu.
„Jeśli cykl jest utrzymany – wyrzucanie materii na zewnątrz oraz jej ponowne ściąganie – to teoretycznie galaktyka powinna mieć wystarczająco dużo materiału, aby utrzymywać proces tworzenia gwiazd” – zauważa Garza. Spowolnienie tego mechanizmu może prowadzić do stopniowego „wygaszania” galaktyk, co do tej pory pozostawało tajemnicą dla naukowców.
Wzrok skierowany w przyszłość
Obecnie badacze kontynuują analizę, by określić pełen zakres pierwiastków krążących w tym kosmicznym systemie recyklingu. Starają się także zrozumieć, w jaki sposób proces ten różni się pomiędzy galaktykami aktywnie tworzącymi gwiazdy a tymi, które w większości przestały prowadzić te procesy. Odpowiedzi na te pytania mogą przybliżyć nas do wyjaśnienia nie tylko tego, kiedy galaktyki takie jak nasza przechodzą do fazy spoczynku gwiazdowego, ale przede wszystkim dlaczego tak się dzieje.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters 27 grudnia 2024 roku. Prace badawcze sfinansowano dzięki wsparciu NASA oraz Narodowej Fundacji Nauki.
