La vida en la Tierra no podría existir sin el carbono. Pero el carbono 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) sólo existen porque fueron forjados en hornos estelares y luego arrojados al cosmos cuando sus estrellas murieron. En un acto supremo de reciclaje galáctico, planetas como el nuestro se forman incorporando estos átomos formados 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 con base en Estados Unidos y Canadá confirmó recientemente que el carbono y otros átomos formados en estrellas no vagan ociosamente por el espacio hasta que son acosados para nuevos usos. Para galaxias como la nuestra, que todavía están formando activamente nuevas estrellas, estos átomos emprenden un viaje tortuoso. Giran alrededor de su galaxia de origen sobre corrientes gigantes que se extienden hacia el espacio intergaláctico. Estas corrientes, conocidas como medio circungaláctico, se asemejan a cintas transportadoras gigantes que empujan material hacia afuera y lo atraen de regreso al interior galáctico, donde la gravedad y otras fuerzas pueden ensamblar estas materias primas en planetas, lunas, 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 de la Universidad de Washington. «Los elementos pesados que producen las estrellas son expulsados de su galaxia anfitriona y hacia el medio circungaláctico a través de sus muertes explosivas de supernovas, donde eventualmente pueden regresar y continuar el ciclo de formación de estrellas y planetas».
Garza es el autor principal de un artículo que describe estos hallazgos y que se publicó el 27 de diciembre en la revista Cartas de diarios astrofísicos.
«Las implicaciones para la evolución de las galaxias y para la naturaleza de la reserva de carbono disponible en las galaxias para formar nuevas estrellas son apasionantes», dijo la coautora Jessica Werk, profesora de la Universidad de Washington y presidenta del Departamento de Astronomía. «¡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 larga data de que las galaxias con formación 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 por el medio circungaláctico de las galaxias que forman estrellas también circula material de menor temperatura como el carbono.
«Ahora podemos confirmar que el medio circungaláctico actúa como un reservorio gigante tanto de carbono como de oxígeno», dijo Garza. «Y, al menos en las galaxias con formación estelar, sugerimos que este material vuelva a caer en la galaxia para continuar el proceso de reciclaje».
El estudio del medio circungaláctico podría ayudar a los científicos a comprender cómo disminuye este proceso de reciclaje, lo que eventualmente sucederá en todas las galaxias, incluso en la nuestra. Una teoría es que una desaceleración o ruptura de la contribución del medio circungaláctico al proceso de reciclaje puede explicar por qué las poblaciones estelares de una galaxia disminuyen durante largos períodos de tiempo.
«Si puedes mantener el ciclo, expulsando material y retirándolo, 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 del telescopio espacial Hubble. El espectrógrafo midió cómo la luz de nueve cuásares distantes (fuentes de luz ultrabrillantes en el cosmos) se ve afectada por el medio circungaláctico de 11 galaxias en formación de estrellas. Las lecturas del Hubble indicaron que parte de la luz de los quásares estaba siendo absorbida por un componente específico del medio circungaláctico: el carbono, y en gran cantidad. En algunos casos, detectaron carbono que se extendía casi 400.000 años luz (o cuatro veces el diámetro de nuestra propia galaxia) en el espacio intergaláctico.
Se necesitan investigaciones futuras para cuantificar la extensión total de los otros elementos que componen el medio circungaláctico y comparar más a fondo cómo difieren sus composiciones entre galaxias que todavía están produciendo grandes cantidades de estrellas y galaxias que en gran medida han cesado la formación estelar. Esas respuestas podrían iluminar no sólo cuándo galaxias como la nuestra pasan a ser desiertos estelares, sino también por qué.
Los coautores del artículo son Trystyn Berg, investigador del Centro de Investigación de Astronomía y Astrofísica de Herzberg en Columbia Británica; Yakov Faerman, 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 Sara Ellison, profesora de física y astronomía de la Universidad de Victoria. La investigación fue financiada por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias.
