El carbono de nuestros ojos probablemente se generó y salió de una galaxia tras recorrer caminos muy lejanos
Un equipo de científicos confirmó recientemente que el carbono y otros átomos formados en estrellas no flotan sin rumbo por el espacio hasta que se los aprovecha para nuevos usos, como en la formación de planetas y satélites, e, incluso, en los seres vivos que lo habitan.
La vida en la Tierra no podría existir sin el carbono, pero el carbono en sí 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 se forjaron en hornos estelares y luego se arrojaron al cosmos cuando sus estrellas murieron.
En un acto supremo de reciclaje galáctico, los planetas como el nuestro se forman incorporando estos átomos construidos por estrellas a 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.
Nuestros átomos están generados en estrellas lejanas en un proceso de reciclaje espacial
Un equipo de científicos con base en Estados Unidos y Canadá confirmó recientemente que el carbono y otros átomos formados en estrellas no flotan sin rumbo por el espacio hasta que se los aprovecha para nuevos usos. En galaxias como la nuestra, que todavía están formando nuevas estrellas, estos átomos realizan un viaje tortuoso. Giran alrededor de su galaxia de origen en corrientes gigantes que se extienden hacia el espacio intergaláctico.
Estas corrientes, conocidas como medio circungaláctico, se asemejan a cintas transportadoras gigantes que empujan el material hacia afuera y lo atraen hacia el interior galáctico, donde la gravedad y otras fuerzas pueden ensamblar estas materias primas para formar planetas, lunas, asteroides, cometas e incluso nuevas estrellas.
"Piense en el medio circungaláctico como una gigantesca estación de tren: constantemente está expulsando material y atrayéndolo hacia adentro", dijo Samantha Garza, miembro del equipo y candidata a doctorado de la Universidad de Washington. "Los elementos pesados que forman las estrellas son expulsados de su galaxia anfitriona y hacia el medio circungaláctico a través de sus muertes explosivas en forma de supernovas, donde eventualmente pueden ser retraídos hacia adentro y continuar el ciclo de formación de estrellas y planetas".
Garza es la autora principal de un artículo que describe estos hallazgos y que se publicó el 27 de diciembre de 2024 en The Astrophysical Journal Letters.
"Las implicaciones para la evolución de las galaxias y para la naturaleza de la reserva de carbono disponible para la formación de nuevas estrellas son apasionantes", dijo la coautora Jessica Werk, profesora de la UW y directora del Departamento de Astronomía. "Es muy probable que el mismo carbono presente en nuestros cuerpos haya pasado una cantidad significativa de tiempo fuera de la galaxia".
En 2011, un equipo de científicos confirmó por primera vez la teoría, sostenida durante mucho tiempo, de que las galaxias en las que se forman estrellas, como la nuestra, están rodeadas por un medio circungaláctico y que esta gran nube de material circulante incluye gases calientes enriquecidos con oxígeno. Garza, Werk y sus colegas descubrieron que en el medio circungaláctico de las galaxias en las que se forman estrellas también circula material de menor temperatura, como el carbono.
"Ahora podemos confirmar que el medio circungaláctico actúa como un gigantesco depósito de carbono y oxígeno", afirma Garza. "Y, al menos en las galaxias en las que se forman estrellas, creemos que este material vuelve a caer en la galaxia para continuar el proceso de reciclaje".
El estudio del medio circungaláctico podría ayudar a los científicos a entender cómo se reduce este proceso de reciclaje, lo que sucederá en última instancia en todas las galaxias, incluida la nuestra. Una teoría es que una desaceleración o una interrupción de la contribución del medio circungaláctico al proceso de reciclaje puede explicar por qué las poblaciones estelares de una galaxia disminuyen a lo largo de largos períodos de tiempo.
"Si puedes mantener el ciclo en marcha (empujando material hacia afuera y atrayéndolo hacia adentro), entonces, teóricamente, 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 formadoras de estrellas.
Las lecturas del Hubble indicaron que parte de la luz de los cuásares estaba siendo absorbida por un componente específico del medio circungaláctico: carbono, y mucho carbono. En algunos casos, detectaron carbono extendiéndose casi 400.000 años luz (o cuatro veces el diámetro de nuestra propia galaxia) hacia el espacio intergaláctico.
Se necesitan más investigaciones para cuantificar la cantidad total de los demás elementos que componen el medio circungaláctico y comparar en mayor medida cómo difieren sus composiciones entre las galaxias que todavía están formando grandes cantidades de estrellas y las galaxias que prácticamente han dejado de formar estrellas. Esas respuestas podrían arrojar luz no sólo sobre cuándo galaxias como la nuestra se transforman en desiertos estelares, sino también sobre por qué.
Referencia
Samantha L. Garza et al, The CIViL* Survey: The Discovery of a C iv Dichotomy in the Circumgalactic Medium of L* Galaxies, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI: 10.3847/2041-8213/ad9c69