研究人员揭示了一个宇宙循环，在这个循环中，恒星爆炸产生的碳通过一个涉及环星系介质（一种恒星传送带）的过程在太空中传播。
这种循环对于新恒星和行星的形成至关重要，确保像我们这样的星系不断进化和循环物质。
碳和恒星起源的关键作用
地球上的生命依赖于碳，但碳本身的存在要归功于恒星。几乎所有比氢和氦重的元素，包括碳、氧和铁，都是在恒星核心的高温下形成的。当恒星死亡时，它们将这些元素分散到太空中。在一个非凡的宇宙循环过程中，像地球这样的行星是通过结合这些恒星制造的物质而形成的，比如地核中的铁、大气中的氧和生物体内的碳。
星系回收：碳之旅
现在，来自美国和加拿大的研究人员已经证实，在恒星中形成的碳和其他元素并不只是漫无目的地在太空中游荡，等待被重新利用。在像我们这样的星系中，恒星仍在形成，这些元素的路径很复杂。它们在巨大的气流中旅行，一直延伸到星系间空间，最后才绕回它们的母星系。这些流被称为环星系介质，就像巨大的传送带，从星系中喷出物质并将其吸回。然后，重力和其他力量将这些回收物质塑造成行星、卫星、小行星、彗星，甚至是新星。
环银河系介质：银河系传送带
“把环绕银河系的介质想象成一个巨大的火车站：它不断地把物质推出来，又把它们拉回来，”研究小组成员、华盛顿大学博士候选人萨曼莎·加尔扎（Samantha Garza）说。“恒星产生的重元素通过超新星爆炸死亡被推出宿主星系，进入环绕银河系的介质，在那里它们最终可以被拉回来，继续恒星和行星形成的循环。”
加尔扎是12月27日发表在《天体物理学杂志通讯》上的一篇描述这些发现的论文的主要作者。
发现宇宙循环过程
“这对星系演化的影响，以及星系形成新恒星所需的碳储存库的性质，都是令人兴奋的，”威斯康星大学教授、天文学系主任杰西卡·沃克（Jessica Werk）说。“我们体内同样的碳很可能在银河系外呆了很长时间！”
2011年，一组科学家首次证实了一个长期存在的理论，即像我们这样的恒星形成星系被一种环绕星系的介质包围着，这种巨大的、循环的物质云包括富含氧气的热气体。加尔扎、沃克和他们的同事发现，恒星形成星系的环星系介质也循环着像碳这样的低温物质。
加尔扎说：“我们现在可以确认，环绕银河系的介质就像一个巨大的碳和氧储存库。”“而且，至少在恒星形成的星系中，我们认为这些物质会回到星系中继续回收过程。”
对星系演化的启示
研究环星系介质可以帮助科学家了解这种循环过程是如何消退的，这最终将发生在所有星系中，甚至是我们的星系。一种理论认为，环星系介质对循环过程的贡献减慢或破坏可能解释了为什么星系的恒星数量会在很长一段时间内下降。
加尔扎说：“如果你能保持这个循环 —— 把物质推出来，又把物质拉回来 —— 那么理论上你就有足够的燃料来维持恒星的形成。”
用哈勃望远镜探测宇宙储层
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。摄谱仪测量了来自9个遥远的类星体（宇宙中超亮的光源）的光如何受到11个恒星形成星系的环星系介质的影响。哈勃望远镜的读数表明，一些来自类星体的光被环星系介质中的一种特定成分吸收了：碳，而且是大量的碳。在某些情况下，他们检测到碳延伸了近40万光年 —— 或者是我们银河系直径的四倍 —— 进入星系间空间。
未来的研究需要量化构成环星系介质的其他元素的全部范围，并进一步比较它们的组成在仍然产生大量恒星的星系和基本上停止恒星形成的星系之间的差异。这些答案不仅可以解释像我们这样的星系何时转变为恒星沙漠，还可以解释为什么。
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