La existencia de la vida en la Tierra está intrínsecamente vinculada al carbono, un elemento que a su vez no podría existir sin las estrellas. La mayoría de los elementos, a excepción del hidrógeno y el helio, como el carbono, el oxígeno y el hierro, se forjan en los núcleos de las estrellas y son dispersados en el cosmos cuando estas mueren. En un ciclo de reciclaje galáctico, los planetas, como el nuestro, se forman al incorporar estos átomos estelares 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 seres vivos.
El medio circumgaláctico y su papel en la formación de galaxias
Recientemente, un equipo de científicos de Estados Unidos y Canadá ha confirmado que el carbono y otros átomos formados en las estrellas no flotan de manera inerte en el espacio. En galaxias como la nuestra, que aún están activamente formando nuevas estrellas, estos átomos siguen un recorrido complejo. Se desplazan por corrientes gigantes que se extienden hasta el espacio intergaláctico. Estas corrientes, conocidas como el medio circumgaláctico, funcionan como enormes cintas transportadoras que expulsan material y lo atraen de nuevo hacia el interior galáctico, donde la gravedad y otras fuerzas permiten que estos materiales se ensamblen en planetas, lunas, asteroides, cometas e incluso nuevas estrellas.
“Imaginen el medio circumgaláctico como una gran estación de tren: constantemente empuja material hacia fuera y lo atrae de nuevo”, explica Samantha Garza, candidata a doctorado en la Universidad de Washington y autora principal del estudio que detalla estos hallazgos, publicado el 27 de diciembre en Astrophysical Journal Letters.
Las implicaciones para la evolución de las galaxias son significativas. Jessica Werk, profesora y presidenta del Departamento de Astronomía de la UW, afirma: “El mismo carbono que se encuentra en nuestros cuerpos probablemente pasó una parte considerable de su tiempo fuera de la galaxia”. En 2011, se confirmó la teoría de que las galaxias en formación estelar, como la nuestra, están rodeadas por un medio circumgaláctico, el cual incluye nubes de gas caliente enriquecidas en oxígeno. Sin embargo, el trabajo de Garza y sus colegas ha revelado que este medio también circula materiales de menor temperatura, como el carbono.
“Podemos confirmar que el medio circumgaláctico actúa como un gran reservorio para el carbono y el oxígeno”, añade Garza. “Y, al menos en galaxias en formación estelar, sugerimos que este material eventualmente cae de nuevo en la galaxia, continuando así el proceso de reciclaje”.
El estudio del medio circumgaláctico puede ayudar a los científicos a entender cómo este proceso de reciclaje se reduce con el tiempo, algo que ocurrirá eventualmente en todas las galaxias, incluida la nuestra. Una teoría sugiere que una desaceleración o un colapso de la contribución del medio circumgaláctico al proceso de reciclaje puede explicar por qué las poblaciones estelares de una galaxia disminuyen durante largos períodos.
“Si puedes mantener el ciclo activo —expulsando material y atrayéndolo de nuevo—, teóricamente tienes suficiente combustible para seguir formando estrellas”, concluye Garza.
Para llevar a cabo este estudio, los investigadores utilizaron el Espectógrafo de Orígenes Cósmicos del Telescopio Espacial Hubble. Este espectógrafo midió cómo la luz de nueve cuásares distantes, fuentes de luz ultra-brillantes en el cosmos, es afectada por el medio circumgaláctico de 11 galaxias en formación estelar. Las lecturas de Hubble indicaron que parte de la luz de los cuásares estaba siendo absorbida por un componente específico en el medio circumgaláctico: el carbono, y en grandes cantidades. En algunos casos, detectaron carbono extendiéndose hasta casi 400,000 años luz, es decir, cuatro veces el diámetro de nuestra propia galaxia, hacia el espacio intergaláctico.
Se requiere una investigación futura para cuantificar la extensión total de los otros elementos que componen el medio circumgaláctico y para comparar más a fondo cómo sus composiciones difieren entre galaxias que todavía generan grandes cantidades de estrellas y aquellas que han cesado en gran medida la formación estelar. Las respuestas a estas preguntas podrían arrojar luz no solo sobre cuándo galaxias como la nuestra se transforman en desiertos estelares, sino también sobre el porqué de este fenómeno.
Los coautores del artículo son Trystyn Berg, investigador en el Centro de Astronomía y Astrofísica Herzberg en Columbia Británica; Yakov Faerman, investigador postdoctoral en astronomía en la UW; Benjamin Oppenheimer, investigador en 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 en la Universidad de Victoria. La investigación fue financiada por la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias.
