Когда астрономы суммируют весь газ и пыль, содержащиеся в обычных галактиках (например, в нашем Млечном Пути), они обнаруживают несоответствие: материи почти недостаточно для того, чтобы звезды формировались с наблюдаемой скоростью в течение длительного времени. В качестве (частичного) решения был предложен круговорот материи в гигантских масштабах. В наших ближайших галактических окрестностях уже были обнаружены следы этого механизма. Теперь исследование под руководством Кейт Рубин из Института астрономии Макса Планка обнаружило первое прямое свидетельство того, что такой газ течет обратно в далекие галактики, которые активно формируют новые звезды, подтверждая ключевую часть «галактической переработки».
Области звездообразования, такие как туманность Ориона, создают одни из самых красивых астрономических достопримечательностей. Подсчитано, что в нашей родной галактике, Млечном Пути, в среднем в год превращается в звезды материя, равная одной солнечной массе. Тем не менее исследование доступного сырья, облаков газа и пыли, показывает, что, используя только свои собственные ресурсы, наша галактика не могла поддерживать такую скорость звездообразования дольше пары миллиардов лет. Переживает ли наша домашняя галактика довольно особую, недолговечную эру звездообразования? Как определение звездного возраста, так и сравнение с другими спиральными галактиками показывают, что это не так. Одна солнечная масса в год - это типичная скорость звездообразования, и проблема нехватки исходного вещества, по-видимому, также универсальна. Одной из возможностей является приток из огромных газовых резервуаров с низкой плотностью, заполняющих межгалактические пустоты; однако существует очень мало доказательств того, что это происходит. Другая возможность, более близкая к реальности, связана с гигантским круговоротом космической материи. Наблюдается, что газ вытекает из многих галактик и может быть вытолкнут несколькими различными механизмами, включая сильные взрывы сверхновых (именно так заканчивают свою жизнь массивные звезды) и чистое давление, оказываемое светом, испускаемым яркими звездами, на газ в их космическом пространстве. окрестности.
По мере того, как этот газ дрейфует, он притягивается гравитацией галактики и может снова войти в ту же галактику в масштабах времени от одного до нескольких миллиардов лет. Этот процесс может решить загадку: газ, который мы находим внутри галактик, может быть лишь половиной того сырья, которое в конечном итоге используется в качестве топлива для звездообразования. Большое количество газа захватывается в пути, но в свое время снова попадет в галактику. Сложите газ галактики и газ, который в настоящее время подвергается космической переработке, и получится достаточное количество исходного вещества, чтобы объяснить наблюдаемые темпы звездообразования. космическая переработка. Будет ли такой газ действительно падать назад или, скорее всего, он достигнет скорости убегания галактики, улетая все дальше в космос и никогда не возвращаясь? Для местных галактик, находящихся на расстоянии нескольких сотен миллионов световых лет, действительно проводились исследования, показывающие доказательства притока ранее выброшенного газа. Но как насчет более далеких галактик, где выбросы, как известно, гораздо мощнее - будет ли достаточно гравитации, чтобы оттянуть газ обратно? Если нет, астрономы, возможно, были бы вынуждены радикально переосмыслить свои модели того, как звездообразование подпитывается в галактических масштабах., Гавайи, для изучения газа, связанного с сотней галактик на расстояниях от 5 до 8 миллиардов световых лет (z ~ 0,5-1), обнаружив в шести из этих галактик первое прямое свидетельство того, что газ, дрейфующий в межгалактическом пространстве, действительно текут обратно в звездообразующие галактики. Поскольку наблюдаемая скорость притока может зависеть от ориентации галактики относительно наблюдателя, а Рубин и ее команда могут измерить только среднее движение газа, реальная доля галактик с таким притоком, вероятно, будет выше, чем 6% прямо предполагает их данные, и может достигать 40%. Это ключевой элемент головоломки и важное свидетельство того, что космическая переработка («галактические фонтаны») действительно может разгадать тайну пропавшей материи.