Sin carbono, la vida en la Tierra no es posible. Pero el carbono en sí no puede existir sin estrellas. Casi todos los elementos, excepto el hidrógeno y el helio (incluidos el carbono, el oxígeno y el hierro), existen sólo porque fueron forjados en hornos estelares y luego arrojados al universo cuando sus estrellas murieron. En un proceso final de reciclaje galáctico, los planetas como el nuestro se forman incorporando átomos de estas estrellas a su composición, ya sea el hierro en el núcleo de la Tierra, el oxígeno en su atmósfera o los materiales de los animales terrestres.
Un equipo de científicos con sede en EE. UU. y Canadá confirmó recientemente que el carbono y otros átomos de las estrellas no terminan simplemente en el espacio a menos que hayan sido manipulados para nuevos usos. En galaxias como la nuestra, que todavía están formando activamente nuevas estrellas, estos átomos giran y giran. Giran alrededor de su galaxia natal en corrientes gigantes que se extienden por el espacio. Estas corrientes, llamadas medio circungaláctico, se asemejan a cintas transportadoras gigantes que empujan el material hacia afuera y lo devuelven al interior de la galaxia, donde la gravedad y otras fuerzas canalizan esa materia prima hacia los planetas, las lunas y los planetas, y pueden acumularse en los asteroides. cometas e incluso nuevas estrellas. .
“Piense en el medio circungaláctico como una estación de tren gigante: constantemente empuja material hacia afuera y hacia adentro”, dijo Samantha Garza, miembro del equipo y candidata a doctorado en la Universidad de Washington. “Las estrellas que forman elementos pesados son expulsadas de sus galaxias anfitrionas y, a través de sus explosivas muertes de supernovas, hacia el medio interestelar, donde eventualmente pueden regresar y la formación de estrellas y planetas puede continuar el ciclo”.
Garza es el autor principal de un artículo que describe los hallazgos y que se publicó el 27 de diciembre. Cartas de diarios astrofísicos.
“Las implicaciones para la evolución de las galaxias y la naturaleza del depósito de carbono disponible para que las galaxias formen nuevas estrellas son fascinantes”, dijo la coautora Jessica Work, profesora de la Universidad de Washington y presidenta del Departamento de Astronomía. “¡El mismo carbono en nuestros cuerpos probablemente pasa mucho tiempo fuera de la galaxia!”
En 2011, un equipo de científicos confirmó por primera vez la idea largamente mantenida de que las galaxias con formación de estrellas como la nuestra están rodeadas por un medio giratorio y que dentro de esta gran nube arremolinada de material se incluyen gases calientes ricos en oxígeno. Garza, Work y sus colegas han descubierto que la fuente de rotación de las galaxias que forman estrellas también hace girar material de baja temperatura como el carbono.
“Ahora podemos confirmar que el medio circungaláctico actúa como un gran reservorio tanto de carbono como de oxígeno”, dijo Garza. “Y, al menos en las galaxias con formación de estrellas, sugerimos que este material vuelva a caer en la galaxia para continuar el proceso de reciclaje”.
El estudio del medio circungaláctico puede ayudar a los científicos a comprender cómo se ralentiza este proceso de reciclaje, lo que eventualmente sucederá en todas las galaxias, incluso en la nuestra. Una teoría es que una reducción o distorsión de la contribución del medio circulante al proceso de reciclaje puede explicar por qué la población estelar de la galaxia disminuye durante largos períodos de tiempo.
“Si puedes mantener el ciclo, expulsando material y regresándolo, entonces, en teoría, tienes suficiente combustible para seguir formando estrellas”, dijo Garza.
Para este estudio, los investigadores utilizaron el espectrógrafo de orígenes cósmicos del telescopio espacial Hubble. El espectrógrafo midió cómo la luz de nueve quásares distantes (las fuentes de luz más brillantes del universo) se ve afectada por el medio circungaláctico de 11 galaxias en formación de estrellas. Las lecturas del Hubble indicaron que parte de la luz del quásar estaba siendo absorbida por un componente particular del medio circungaláctico: el carbono, y en gran cantidad. En algunos casos, detectaron carbono que se extiende unos 400.000 años luz (o cuatro veces el diámetro de nuestra propia galaxia) en el espacio.
Se necesitan investigaciones futuras para estimar la cantidad total de otros elementos que componen el medio circungaláctico y comparar más a fondo cómo difieren sus composiciones entre galaxias que todavía están formando grandes cantidades de estrellas y galaxias que han detenido en gran medida la formación de estrellas. Estas respuestas pueden iluminar no sólo cuándo galaxias como la nuestra migran a desiertos estelares, sino también por qué.
Los coautores del artículo son Tristenberg, investigador del Centro de Investigación de Astronomía y Astrofísica de Herzberg en Columbia Británica; Yaakov Ferman, investigador postdoctoral en astronomía de la Universidad de Washington; Benjamin Oppenheimer, investigador de la Universidad de Colorado Boulder; Rongmon Bordoloi, profesor asistente de física en la Universidad Estatal de Carolina del Norte; y Sarah Allison, profesora de Física y Astronomía de la Universidad de Victoria. La investigación fue financiada por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias.
