Исследование, которое недавно было опубликовано в ежемесячном бюллетене Королевского астрономического общества, показывает, что в обширных газовых гало за пределами галактик существует больше атомов кислорода, углерода и железа, чем в самих галактиках, в результате чего галактики лишены сырого материала. материалы, необходимые для строительства звезд и планет.
«Раньше мы думали, что эти более тяжелые элементы будут переработаны для будущих поколений звезд и внесут свой вклад в построение планетных систем», – сказал Бенджамин Оппенгеймер, научный сотрудник Центра астрофизики и космической астрономии (CASA) в CU-Boulder и возглавляет автор исследования. "Как оказалось, галактики не очень хорошо перерабатывают."
Считается, что почти невидимый резервуар газа, окружающий галактику, известный как окологалактическая среда (CGM), играет центральную роль в круговороте элементов в галактике и за ее пределами, но точные механизмы этой взаимосвязи остаются неуловимыми.
Типичная галактика имеет размер от 30 000 до 100 000 световых лет, в то время как CGM может охватывать до миллиона световых лет.
Исследователи использовали данные спектрографа космического происхождения (COS), прибора стоимостью 70 миллионов долларов, разработанного в CU-Boulder и построенного компанией Ball Aerospace Technology Corp., расположенной в Боулдере, штат Колорадо., изучить состав CGM.
COS установлен на космическом телескопе НАСА Хаббл и использует ультрафиолетовую спектроскопию для изучения эволюции Вселенной.
Спиральные галактики, такие как Млечный Путь, активно образуют звезды и имеют голубоватый цвет, в то время как эллиптические галактики имеют мало звездообразования и выглядят красными. Оба типа галактик содержат от десятков до сотен миллиардов звезд, которые создают тяжелые элементы.
Проведя серию симуляций, исследователи обнаружили, что CGM в обоих типах галактик содержат более половины более тяжелых элементов галактики, что свидетельствует о том, что галактики не так эффективно сохраняют свое сырье, как считалось ранее.
«Замечательное сходство галактик в наших симуляциях с галактиками, на которые нацелена группа COS, позволяет нам интерпретировать наблюдения с большей уверенностью», – сказал Роберт Крейн, научный сотрудник Университета Королевского общества Ливерпульского университета Джона Мура и соавтор книги учиться.
Новое моделирование также объясняет озадачивающее наблюдение COS: кажется, что вокруг эллиптических галактик меньше кислорода, чем у спиральных галактик.
"Компьютерная модель эллиптических галактик более горячая", – сказал Йооп Шай, профессор Лейденского университета в Нидерландах и соавтор исследования. "Высокие температуры, превышающие один миллион градусов Кельвина, уменьшают долю кислорода, которая ионизируется в пять раз, то есть ион, наблюдаемый COS."
Напротив, температура газа CGM в спиральных галактиках составляет 300000 градусов Кельвина, что примерно в пятьдесят раз выше, чем поверхность Солнца.
«Чтобы запустить все эти тяжелые элементы в CGM, требуется огромное количество энергии от взрыва сверхновых звезд и сверхмассивных черных дыр», – сказал Оппенгеймер. "Это жестокий и продолжительный процесс, который может занять более 10 миллиардов лет, а это означает, что в такой галактике, как Млечный Путь, этот высокоионизированный кислород, который мы наблюдаем, был там еще до рождения Солнца."