De koolstof in je lichaam verliet de Melkweg en keerde terug via de ‘kosmische lopende band’

De koolstof in je lichaam verliet de Melkweg en keerde terug via de ‘kosmische lopende band’© Scientias.nl

Het leven op aarde kan niet bestaan zonder koolstof. Maar zonder sterren zouden er überhaupt geen koolstofatomen zijn. Bijna alle elementen die zwaarder zijn dan waterstof en helium – zoals koolstof, zuurstof en ijzer – zijn ooit ontstaan in de gloeiendhete sterren. Als een ster sterft, slingert hij zijn elementen het heelal in. En voor deze deeltjes is dit het begin van een epische kosmische reis.

Een deel van dit sterrenstof krijgt een tweede leven als het betrokken wordt bij de vorming van planeten zoals de Aarde. De materiestroom voorziet ons van alles; van het ijzer in de aardkern tot de zuurstof in onze lucht en het koolstof in ons lichaam.

Een kosmische lopende band

Recent onderzoek van wetenschappers uit de VS en Canada toont aan dat deze sterrenstof-atomen geen doelloze zwerftocht door de ruimte maken voordat ze gerecycled worden. Nee, ze reizen via een ingenieus systeem door het heelal: ze bewegen zich via een gigantische circulaire route rondom en door hun sterrenstelsel. Zo’n stroom – een zogenaamd circumgalactisch medium (CGM) – functioneert als een soort kosmische lopende band of zwemband. Ons eigen CGM vervoert materiaal uit de Melkweg naar intergalactische gebieden eromheen en haalt het vervolgens weer terug naar de galactische kern. Daar kunnen zwaartekracht en andere krachten de grondstoffen hergebruiken om nieuwe sterren, planeten, manen, asteroïden en kometen te vormen.

“Stel je het circumgalactische medium voor als een gigantisch treinstation”, legt hoofdonderzoeker Samantha Garza van de Universiteit van Washington uit. “Het stuurt constant materiaal naar buiten en haalt het weer naar binnen. Sterren produceren zware elementen, en die worden door explosieve supernova’s uit de Melkweg geslingerd naar het circumgalactische medium, waar ze uiteindelijk weer terug naar de kern van ons sterrenstelsel geleid worden om de cyclus van ster- en planeetvorming voort te zetten.”

Intergalactische reiziger

“De implicaties van onze studie voor de evolutie van melkwegstelsels en de geschiedenis van de koolstofvoorraad die beschikbaar is voor het vormen van nieuwe sterren, zijn spectaculair”, zegt onderzoeker Jessica Werk, professor astronomie aan de Universiteit van Washington. “De koolstofatomen in ons lichaam hebben waarschijnlijk een enorme periode buiten het Melkwegstelsel doorgebracht.”

Het bestaan van het circumgalactische medium werd in 2011 voor het eerst bevestigd door een groep wetenschappers. Ze ontdekten dat stervormende sterrenstelsels omgeven zijn door een enorme wolk van circulerend materiaal, waaronder zuurstofrijke gassen. Het nieuwe onderzoek van Garza en haar team, dat afgelopen week verscheen, toont aan dat dit medium ook koudere materialen bevat, zoals koolstof.

De heen-en-weer-wolk

“We kunnen nu bevestigen dat het circumgalactische medium fungeert als een gigantisch reservoir voor zowel koolstof als zuurstof”, vertelt Garza enthousiast. “En bij stervormende stelsels keert dit materiaal terug naar het stelsel om het recycleproces voort te zetten.”

Het bestuderen van het circumgalactische medium kan wetenschappers helpen om te begrijpen hoe dit recyclingproces uiteindelijk vertraagt of stopt. Voor alle sterrenstelsels, inclusief de onze, is dit het onvermijdelijke eindstation. Een interessante theorie stelt dat een afname of onderbreking van het circumgalactische recyclingmechanisme verklaart waarom sterrenstelsels na verloop van tijd minder sterren gaan vormen. “Als je de cyclus gaande kunt houden, dan heb je theoretisch gezien genoeg brandstof om de stervorming voort te zetten”, zegt Garza.

Met hulp van Hubble

Voor deze studie gebruikten de onderzoekers de Cosmic Origins Spectrograph aan boord van de Hubble-ruimtetelescoop. Hiermee maten ze veranderingen in het lichtpatroon van negen verre quasars. Deze ultrafelle lichtbronnen zijn in de loop der tijd beïnvloed door de circumgalactische mediums van elf stervormende sterrenstelsels. Uit de metingen bleek dat een aanzienlijk deel van het quasarlicht geabsorbeerd is door koolstofatomen in de CGM’s. In sommige gevallen strekten deze koolstofbanden zich uit tot een lengte van maar liefst 400.000 lichtjaren – vier keer de diameter van onze Melkweg – in de intergalactische ruimte.

Meer wetenschap? Lees de nieuwste artikelen op Scientias.nl .

De koolstof in je lichaam verliet de Melkweg en keerde terug via de ‘kosmische lopende band’