Углерод, входящий в состав земной органики, возможно, находился за пределами нашей галактики, Млечного Пути.

В самом начале своего существования Вселенная состояла из ограниченного набора химических элементов. Это были преимущественно водород и гелий с небольшой долей лития, то есть трех самых легких атомных ядер. Со временем космическая химия стала более разнообразной — звезды начали синтезировать новые элементы в своих недрах. Они также поступали в результате взрывов сверхновых и слияний нейтронных звезд.

Подобную «звездную» историю имеет и углерод на Земле — химический элемент, являющийся основой всей жизни, без которого это уникальное явление трудно представить. Прежде чем попасть на Землю, атомы углерода должны были возникнуть внутри небольших звезд или в результате взрывов более массивных.

Согласно новой статье в The Astrophysical Journal Letters, по меньшей мере часть углерода на Земле в прошлом имела даже более захватывающую историю. Это касается, в том числе, атомов биомолекул и клеток нашего организма. Астрономы из США и Канады продемонстрировали, что в галактиках, подобных нашему Млечному Пути (которые продолжают создавать новые звезды), атомы углерода совершают грандиозные путешествия.

В составе огромного потока вещества — так называемой окологалактической среды (по-английски circumgalactic medium) — углеродные атомы могут покидать Млечный Путь. Эта среда играет ключевую роль в эволюции галактик, так как является резервуаром газов, питающих звездообразование. Она содержит более тяжелые элементы, выброшенные из галактического диска, включая кислород и углерод. В астрономии их принято называть «металлами», противопоставляя водороду и гелию.

Окологалактическая среда напоминает огромный конвейер, который сначала выносит вещество из галактики, а затем возвращает его обратно. Вернувшись, оно под воздействием гравитации может образовывать различные небесные тела: планеты, их спутники, астероиды и кометы, а также новые звезды.

Исследование было проведено с использованием спектрографа «Cosmic Origins», установленного на космической обсерватории «Хаббл». Прибор зафиксировал, как свет от девяти удалённых квазаров (чрезвычайно ярких объектов) изменяется, проходя через окологалактическую среду 11 галактик. Были рассмотрены как те галактики, где продолжается активное звездообразование (включая Млечный Путь), так и пассивные — где оно почти прекратилось.

Спектры поглощения окологалактической среды первых имели характерные линии, свидетельствующие о наличии значительного количества углерода. В некоторых случаях скопления этого элемента простираются на 400 тысяч световых лет, что в четыре раза превышает диаметр нашей Галактики.

Вероятно, замедление движения окологалактической среды или прекращение галактического «круговорота» вещества может объяснить постепенное сокращение звездного населения галактик. Однако пока такой гигантский «конвейер» функционирует, он обеспечивает материал для формирования новых звезд, и они продолжают появляться на свет.