La vida en la Tierra no podría existir sin el carbono. Pero el carbono en sí mismo no podría existir sin las estrellas. Casi todos los elementos, excepto el hidrógeno y el helio —incluidos el carbono, el oxígeno y el hierro—, solo existen porque fueron forjados en hornos estelares y luego lanzados al cosmos cuando sus estrellas murieron.

En un acto supremo de reciclaje galáctico, planetas como el nuestro se forman al incorporar estos átomos creados por estrellas en su composición, ya sea el hierro en el núcleo de la Tierra, el oxígeno en su atmósfera o el carbono en los cuerpos de los terrícolas.

Un equipo de científicos de Estados Unidos y Canadá confirmó recientemente que el carbono y otros átomos formados en estrellas no solo flotan sin rumbo por el espacio hasta que son utilizados en nuevas formaciones. En galaxias como la nuestra, que aún forman nuevas estrellas activamente, estos átomos siguen un recorrido complejo.

Circulan por su galaxia de origen en corrientes gigantes que se extienden hacia el espacio intergaláctico. Estas corrientes, conocidas como el medio circungaláctico, se asemejan a cintas transportadoras gigantes que empujan el material hacia afuera y lo atraen de regreso al interior galáctico, donde la gravedad y otras fuerzas pueden ensamblar estos materiales en planetas, lunas, asteroides, cometas e incluso nuevas estrellas.

Carbono atomos universo
En esta representación artística, la luz de un cuásar lejano atraviesa el halo circungaláctico de una galaxia en su camino hacia la Tierra, donde es medida por el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos del Hubble para determinar la composición del halo. Crédito: NASA/ESA/A. Campo

Piense en el medio circungaláctico como una gran estación de tren: constantemente empuja material hacia afuera y lo atrae de nuevo, dijo la integrante del equipo Samantha Garza, de la Universidad de Washington. Los elementos pesados que forman las estrellas son expulsados de su galaxia anfitriona hacia el medio circungaláctico a través de sus explosivas muertes en supernovas, donde eventualmente pueden ser atraídos de regreso y continuar el ciclo de formación de estrellas y planetas. Garza es la autora principal de un artículo que describe estos hallazgos, publicado en Astrophysical Journal Letters.

Las implicaciones para la evolución de las galaxias, y para la naturaleza del reservorio de carbono disponible para las galaxias que forman nuevas estrellas, son emocionantes, dijo la coautora Jessica Werk, profesora y directora del Departamento de Astronomía de la Universidad de Washington. El mismo carbono en nuestros cuerpos probablemente pasó una cantidad significativa de tiempo fuera de la galaxia.

En 2011, un equipo de científicos confirmó por primera vez la teoría de que las galaxias formadoras de estrellas como la nuestra están rodeadas por un medio circungaláctico, y que esta gran nube circulante de material incluye gases calientes enriquecidos en oxígeno. Garza, Werk y sus colegas han descubierto que el medio circungaláctico de las galaxias formadoras de estrellas también circula material a temperaturas más bajas, 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 galaxias formadoras de estrellas, sugerimos que este material luego cae de regreso a la galaxia para continuar el proceso de reciclaje.

Estudiar el medio circungaláctico podría ayudar a los científicos a comprender cómo este proceso de reciclaje se detiene, lo que eventualmente ocurrirá en todas las galaxias, incluida la nuestra. Una teoría sugiere que una desaceleración o interrupción de la contribución del medio circungaláctico al proceso de reciclaje podría explicar por qué las poblaciones estelares de una galaxia disminuyen con el tiempo.

Si puedes mantener el ciclo en marcha, empujando material hacia afuera y atrayéndolo de nuevo, entonces, en teoría, tienes suficiente combustible para mantener la formación de estrellas, dijo Garza.

Para este estudio, los investigadores utilizaron el Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos en el Telescopio Espacial Hubble. El espectrógrafo midió cómo la luz de nueve cuásares distantes —fuentes de luz ultrabrillantes en el cosmos— es afectada por el medio circungaláctico de 11 galaxias formadoras de estrellas. Las lecturas del Hubble indicaron que parte de la luz de los cuásares estaba siendo absorbida por un componente específico en el medio circungaláctico: carbono, y mucho de él. En algunos casos, detectaron carbono que se extendía a casi 400.000 años luz —o cuatro veces el diámetro de nuestra propia galaxia— hacia el espacio intergaláctico.

Se necesita investigación futura para cuantificar la extensión completa de los otros elementos que componen el medio circungaláctico y para comparar más a fondo cómo sus composiciones difieren entre galaxias que todavía producen grandes cantidades de estrellas y galaxias que han cesado en gran medida la formación estelar. Esas respuestas podrían iluminar no solo cuándo galaxias como la nuestra se convierten en desiertos estelares, sino por qué.

FUENTES

University of Washington

Samantha L. Garza, Jessica K. Werk, et al., The CIViL* Survey: The Discovery of a C iv Dichotomy in the Circumgalactic Medium of L* Galaxies. ApJL 978 L12. DOI 10.3847/2041-8213/ad9c69

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