Путешествие длиною в миллионы лет

Новейшее исследование показало, что большинство атомов наших тел провело миллионы лет за пределами нашей галактики. Там они вращались, словно на «космическом конвейере», а потом вернулись домой задолго до появления Солнечной системы. Так что все мы до рождения здорово попутешествовали.

Улететь, чтобы вернуться

Звезды являются основными фабриками химических элементов во Вселенной. Процесс создания элементов начинается с самого простого — водорода, состоящего всего из одного протона и одного электрона.

Когда водород сгорает в ядре звезды, начинает образовываться уже гелий, потом углерод, кислород и так далее вплоть до железа. Этот химический элемент — конечный продукт ядерного синтеза в обычных звездах. На элементы потяжелее нужна другая энергия.

И она появляется во время взрыва сверхновой, когда ядро массивной звезды, достигшей конца своего жизненного цикла, коллапсирует. В момент взрыва высвобождается огромное количество энергии, которое позволяет синтезировать элементы тяжелее железа, такие как золото, уран и платина.



Вся эта материя затем разлетается по галактике и со временем собирается в огромные облака, которые становятся колыбелью для новых звезд, планет, спутников, астероидов и комет. А иногда, как в случае с Землей, эти процессы приводят к появлению жизни.

Десятилетиями астрономы считали, что вещество, образовавшееся после взрывов сверхновых, неспешно плывет в межзвездных просторах, пока не станет основой для новых светил.

Но в 2011 году произошло открытие. Оказалось, что некоторые атомы, такие как кислород, железо и прочие тяжелые элементы, могут быть буквально выкинуты из своих галактик мощными вспышками сверхновых и оказаться в грандиозных космических потоках — так называемой окологалактической среде. Спустя какое-то время они возвращаются обратно в родную галактику, включая Млечный Путь, чтобы стать строительным материалом для новой материи.

Недавнее исследование, опубликованное 27 декабря 2024 года в журнале The Astrophysical Journal Letters, принесло удивительную новость. Выяснилось, что атомы углерода тоже способны участвовать в космической переработке за пределами галактик.

До этого ученые думали, что углерод слишком легковесен для участия в подобных процессах, а потом не в состоянии покинуть пределы родной галактики. Но команда американских ученых сумела доказать обратное. Оказывается, углерод занимает чуть ли не главное место среди химических элементов, скитающихся в окологалактическом пространстве.

Невообразимо далеко

— Джессика Верк, астрофизик, Вашингтонский университет.

Также, по словам ученых, необходимо учесть, что атомы других химических элементов, присутствующих в человеке, от кислорода до железа, тоже были космическими странниками и покидали пределы Млечного пути. Затем многие-многие миллионы лет они блуждали за пределами галактики и только потом возвращались, чтобы когда-нибудь стать нашей частью.

Ученые пришли к этому выводу благодаря данным, полученным с ультрафиолетового спектрографа космического телескопа «Хаббл». Данный инструмент анализирует, как свет от далеких квазаров (ярких источников, подпитываемых черными дырами) изменяет свои свойства, проходя через окружающее звезды пространство разных галактик.



Исследование показало, что углерод может находиться на удалении до 400 000 световых лет от своей галактики. Это почти в четыре раза дальше всей длины Млечного пути. Короче, невообразимо далеко.

Как живут и умирают галактики

Понятие околозвездной среды появилось в астрофизике относительно недавно. Но уже сейчас ясно, что эта область играет ключевую роль в процессах переработки вещества, которое рождается во время взрывов звезд внутри галактик.


— Саманта Гарза, астрофизик, Вашингтонский университет.

Изучение процессов переработки элементов в околозвездной среде помогает ученым лучше понять, каким образом происходит распределение и трансформация материи во Вселенной.



Эти знания важны, поскольку космические потоки, содержащие различные элементы, способствуют постоянному формированию новых звезд в галактиках. Таким образом, эти процессы играют значительную роль в эволюции галактик, обеспечивая непрерывность их развития и роста.


— Гарза.