摘要：没有碳，地球上的生命就无法存在。但没有恒星，碳本身也无法存在。几乎所有元素（氢和氦除外）——包括碳、氧和铁——的存在，都是因为它们是在恒星熔炉中形成的，后来当恒星死亡时被抛入宇宙。在星系循环的终极活动中，像我们这样的行星是通过将这些恒星制造的原子纳入其构成中而

没有碳，地球上的生命就无法存在。但没有恒星，碳本身也无法存在。几乎所有元素（氢和氦除外）——包括碳、氧和铁——的存在，都是因为它们是在恒星熔炉中形成的，后来当恒星死亡时被抛入宇宙。在星系循环的终极活动中，像我们这样的行星是通过将这些恒星制造的原子纳入其构成中而形成的，无论是地球核心中的铁、大气中的氧，还是地球人体内碳。

美国和加拿大的一组科学家最近证实，碳和其他恒星形成的原子不会只是在太空中无所事事地漂流，直到它们被强行用于新用途。对于像我们这样的星系来说，它们仍在积极形成新的恒星，这些原子会经历一段迂回的旅程。它们在延伸到星系间空间的巨大气流中绕着它们的起源星系旋转。这些气流——被称为星系周围介质——类似于巨大的传送带，将物质推出并拉回星系内部，在那里重力和其他力量可以将这些原材料组装成行星、卫星、小行星、彗星甚至新恒星。

“把银河系中心介质想象成一个巨大的火车站：它不断地将物质推出又拉回来，”团队成员、华盛顿大学博士候选人萨曼莎·加尔萨说。“恒星产生的重元素通过爆炸性的超新星死亡被推出其宿主星系并进入银河系中心介质，最终它们会被拉回来并继续恒星和行星的形成周期。”

加尔萨是描述这些发现的论文的主要作者，该论文于 12 月 27 日发表在《天体物理学杂志快报》上。

“这对于星系演化以及星系中可用于形成新恒星的碳储量的性质具有重要意义，”论文合著者、华盛顿大学教授兼天文学系主任杰西卡·沃克 (Jessica Werk) 表示。“我们体内的碳很可能在星系外存在了相当长一段时间！”

2011 年，一组科学家首次证实了长期以来的理论，即像我们这样的恒星形成星系被星系外介质所包围——而这种巨大的、循环的物质云包括富含氧气的热气体。加尔萨、沃克和他们的同事发现，恒星形成星系的星系外介质也循环着碳等低温物质。

“我们现在可以确认，星系周围介质就像一个巨大的碳和氧储存器，”加尔萨说。“而且，至少在恒星形成星系中，我们认为这些物质随后会落回星系，继续循环过程。”

研究银河系周围介质可以帮助科学家了解这种循环过程如何减弱，最终所有星系都会出现这种情况——包括我们的星系。一种理论认为，银河系周围介质对循环过程的贡献减慢或减弱可能解释了为什么星系的恒星数量会在很长一段时间内减少。

加尔萨说：“如果你能保持这个循环——将物质推出再拉回来——那么理论上你就有足够的燃料来维持恒星的形成。”

在这项研究中，研究人员使用了哈勃太空望远镜上的宇宙起源光谱仪。光谱仪测量了来自九个遥远类星体（宇宙中超亮的光源）的光如何受到 11 个恒星形成星系的星系周围介质的影响。哈勃读数表明，来自类星体的部分光被星系周围介质中的一种特定成分吸收：碳，而且碳含量很高。在某些情况下，他们检测到碳延伸到近 400,000 光年（或我们自己星系直径的四倍）的星系间空间。

未来的研究需要量化构成星系周围介质的其他元素的全部范围，并进一步比较仍在产生大量恒星的星系和基本停止恒星形成的星系之间的成分差异。这些答案不仅可以解释像我们这样的星系何时会转变为恒星沙漠，还可以解释为什么会这样。

这篇论文的共同作者包括不列颠哥伦比亚省赫茨伯格天文学和天体物理研究中心的研究员 Trystyn Berg、华盛顿大学天文学博士后研究员 Yakov Faerman、科罗拉多大学博尔德分校研究员 Benjamin Oppenheimer、北卡罗来纳州立大学物理学助理教授 Rongmon Bordoloi 和维多利亚大学物理学和天文学教授 Sara Ellison。这项研究由 NASA 和美国国家科学基金会资助。

来源：人工智能学家