Carl Sagan zei beroemd: ‘Wij zijn gemaakt van sterren’, maar zelfs hij besefte niet hoe ver die ster reisde voordat hij ons bereikte.
De nieuwe Hubble-gegevens lieten zien dat tenminste een deel van de koolstof waaruit ons lichaam nu bestaat, ooit honderdduizenden lichtjaren uit de Melkweg en terug kan zijn gedreven.
Elementen die zwaarder zijn dan helium worden in de harten van sterren gesmeed en komen uiteindelijk vrij in de wereld wanneer die sterren als supernova exploderen. Deze ingrediënten worden vervolgens ingevoerd in de volgende generatie sterren en planeten.
Maar het blijkt dat deze elementen onderweg een aanzienlijke omweg kunnen maken. A nieuwe studie laat zien dat de koolstof uit het sterrenstelsel zelf komt, in een enorme wolk van omringend gas, de zogenaamde intergalactisch medium (CGM), alvorens terug te keren.
‘De implicaties voor de evolutie van sterrenstelsels, en voor de aard van de koolstofvoorraad die sterrenstelsels ter beschikking staan voor de vorming van nieuwe sterren, zijn fascinerend.’ zegt hij astronoom Jessica Werk, van de Universiteit van Washington.
“Dezelfde koolstof in ons lichaam heeft waarschijnlijk een aanzienlijke hoeveelheid tijd buiten de Melkweg doorgebracht!”
Het team gebruikte Hubble-gegevens om de CGM van elf stervormende sterrenstelsels te analyseren en vond daarbij sterke koolstofsignalen tot op een afstand van 391.000 lichtjaar van het sterrenstelsel. Ter referentie: de zichtbare schijf van de Melkweg is ca 100.000 lichtjaren in doorsnede.
“Beschouw het intergalactische medium als een gigantisch treinstation: het duwt voortdurend materiaal naar buiten en trekt het weer naar binnen.” zegt hij Astronoom Samantha Garza van de Universiteit van Washington, hoofdauteur van het onderzoek.
‘De zware elementen die sterren vormen, worden door hun explosieve supernova-doden uit hun gaststelsel naar de galactische omgeving geduwd, waar ze uiteindelijk kunnen worden teruggetrokken en de cyclus van ster- en planeetvorming kunnen voortzetten.’
Elk element interageert op een unieke manier met licht, waarbij specifieke golflengten of kleuren worden geabsorbeerd ten opzichte van andere. Analyse van dit spectrum kan onthullen welke elementen aanwezig zijn in een afgelegen deel van de ruimte.
Zo vond het team deze zwervende koolstof, met behulp van Hubble’s Cosmic Origins-spectrograaf en negen verre quasars als lichtbronnen. De onderzoekers hebben de koolstofvingerafdruk getraceerd tot de CGM van de doelstelsels, waarbij ze een minimale massa van ongeveer 3 miljoen zonnen schatten.
Het was eerder bekend dat de CGM andere materialen recycleert naar sterrenstelsels, inclusief warme, geïoniseerde zuurstofmaar het team zegt dat dit de eerste waarneming is van koelere elementen zoals koolstof die in de beweging worden meegevoerd.
Niet elk sterrenstelsel is de thuisbasis van deze kolossale transportbanden. Sterrenstelsels die actief nieuwe sterren vormen, stroomden door veel meer koolstof dan ‘passieve’ sterrenstelsels. Verrassend genoeg komt dit ook overeen met eerdere waarnemingen die aantoonden dat de CGM van stervormende sterrenstelsels meer zuurstof lekte.
“We kunnen nu bevestigen dat het perigalactische medium fungeert als een gigantisch reservoir voor zowel koolstof als zuurstof.” zegt hij Garza. “En we suggereren dat dit materiaal, tenminste in stervormende sterrenstelsels, terugvalt in de melkweg om het recyclingproces voort te zetten.”
Omdat de Melkweg nog steeds sterren vormt, is een bepaalde hoeveelheid koolstof en zuurstof overal om ons heen waarschijnlijk minstens één keer aan deze intergalactische odyssee begonnen.
Het bestuderen van deze galactische cycli zou astronomen in staat kunnen stellen beter te begrijpen hoe en waarom sterrenstelsels stervormingsperioden starten en stoppen. De dynamiek van de CGM kan ook onthullen wat er gebeurt als sterrenstelsels samensmelten – een lot waar onze eigen Melkweg op afstevent. Als je kijkt naar de onzichtbare zeepbel van extra materiaal in de CGM, is deze misschien al aan de gang.
Het maakt de woorden van Sagan in ieder geval des te aangrijpender. De ‘sterren’ in ons werden niet onmiddellijk gekatalyseerd: hij bracht zijn jeugd door op een ongelooflijke reis door de melkweg, voordat hij naar huis terugkeerde en de aarde, de planten en ons vormde.
Het onderzoek is gepubliceerd in De astrofysische dagboekbrieven.
