โลหะเข้าสู่ CGM ได้อย่างไร? สเปกตรัมของควาซาร์ช่วยไม่ได้กับคำถามนั้น แสงของพวกมันแสดงให้เห็นเพียงเสี้ยวหนึ่งของกาแล็กซีในช่วงเวลาเดียว แต่นักดาราศาสตร์สามารถติดตามการเติบโตและการพัฒนาของกาแลคซีด้วยการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ตามกฎทางกายภาพสำหรับพฤติกรรมของดาวฤกษ์และก๊าซ
กลยุทธ์นี้เผยให้เห็นลักษณะการปั่นป่วนและเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาของก๊าซใน CGM ของดาราจักร การจำลองอย่างเช่น EAGLE หรือEvolution and Assembly of GaLaxies และสภาพแวดล้อมของพวกมัน ซึ่งไม่มีมหาวิทยาลัย Leiden ในเนเธอร์แลนด์ แสดงให้เห็นว่าโลหะสามารถเข้าถึง CGMs ผ่านชีวิตที่มีความรุนแรงของดวงดาว: ในลมแรงของการแผ่รังสีที่พัดออกจากดาวอายุน้อยมวลมาก และในความตายของมหานวดาราที่พ่นโลหะไปทั่ว
เมื่อโลหะอยู่ใน CGM แล้ว พวกมันก็ไม่ได้อยู่นิ่งตลอดเวลา ในการจำลอง ดาราจักรดูเหมือนจะใช้ก๊าซชนิดเดียวกันซ้ำแล้วซ้ำเล่า
“โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นเพียงแรงโน้มถ่วง” Peeples กล่าว “โยนลูกเบสบอลทิ้ง แล้วมันก็จะกลับคืนสู่พื้น” เช่นเดียวกันสำหรับก๊าซที่ไหลออกจากกาแลคซี: เว้นแต่ว่าก๊าซจะเดินทางเร็วพอที่จะหนีจากแรงโน้มถ่วงของดาราจักรโดยสิ้นเชิง อะตอมเหล่านั้นก็จะตกกลับเข้าไปในดิสก์และก่อตัวเป็นดาวดวงใหม่
การจำลองบางตัวอย่างแสดงก้อนก๊าซที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งเดินทางจากดิสก์ของดาราจักรไปยัง CGM และกลับมาอีกครั้งหลายครั้ง CGM และกาแล็กซีของพวกมันรวมกันเป็นอุปกรณ์รีไซเคิลขนาดยักษ์
นั่นหมายความว่าอะตอมที่ประกอบกันเป็นดาวเคราะห์ พืช และผู้คนอาจเดินทางไปในอวกาศหลายครั้งก่อนที่จะมาเป็นส่วนหนึ่งของเรา กว่าหลายร้อยล้านปี อะตอมที่ในที่สุดก็กลายเป็นส่วนหนึ่งของคุณเดินทางหลายแสนปีแสง
“นี่คือสิ่งที่ฉันชอบ” ทัมลินสันกล่าว “เมื่อถึงจุดหนึ่ง คาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน ธาตุเหล็กของคุณก็ออกไปในอวกาศ”
กาแล็กซีตายอย่างไร
แต่ไม่ใช่ทุกกาแลคซี่จะได้รับก๊าซ CGM กลับคืนมา การสูญเสียก๊าซสามารถปิดการก่อตัวดาวในดาราจักรได้เป็นอย่างดี ไม่มีใครรู้ว่าการก่อตัวดาวฤกษ์ปิดตัวลงหรือดับลงอย่างไร แต่คำตอบน่าจะอยู่ใน CGM
ดาราจักรมาในสองรูปแบบหลัก : ดาราจักรกังหันอายุน้อยที่สร้างดาวและดาราจักรรูปทรงกลมเก่าที่มีการดับการก่อตัวดาว ( SN Online: 4/23/18 )
ทัมลินสันกล่าวว่า “กาแล็กซีดับไปอย่างไรและทำไมพวกมันถึงคงอยู่อย่างนั้นเป็นหนึ่งในคำถามที่สำคัญที่สุดในการก่อตัวดาราจักรโดยทั่วไป “มันต้องมีอะไรเกี่ยวข้องกับการจ่ายก๊าซ”
ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งที่แนะนำในบทความที่โพสต์ออนไลน์เมื่อวันที่ 20 กุมภาพันธ์ที่ arXiv.org ก็คือสเปรย์ของก๊าซที่ให้ความร้อนจากซุปเปอร์โนวาสามารถหลุดออกจากกาแลคซีได้ นักฟิสิกส์ Chad Bustard จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน และเพื่อนร่วมงานได้จำลองเมฆแมคเจลแลนใหญ่ ซึ่งเป็นดาราจักรบริวารของทางช้างเผือก และพบว่าก๊าซที่ไหลออกของดาราจักรขนาดเล็กถูกพัดพาไปโดยแรงกดเล็กน้อยของการเคลื่อนที่ของดาราจักรรอบๆ ทางช้างเผือก
อีกทางหนึ่ง ก๊าซ CGM ของดาราจักรที่ตายแล้วอาจร้อนเกินกว่าจะจมลงไปในดาราจักรและก่อตัวเป็นดาวได้ ถ้าเป็นเช่นนั้น ดาราจักรที่ก่อตัวดาวควรมี CGM ที่เต็มไปด้วยก๊าซเย็น และดาราจักรที่ตายแล้วควรถูกปกคลุมไปด้วยก๊าซร้อน ก๊าซร้อนจะยังคงลอยอยู่เหนือจานดาราจักรเหมือนบอลลูนลมร้อน ซึ่งลอยตัวเกินกว่าจะจมและก่อตัวเป็นดาวฤกษ์
แต่ฮับเบิลกลับเห็นตรงกันข้าม ดาราจักรที่ก่อตัวดาวมี CGM ที่อัดแน่นไปด้วยออกซิเจน-VI ซึ่งหมายความว่าก๊าซนั้นร้อนมาก (หนึ่งล้านองศาเซลเซียสหรือมากกว่า) ที่อะตอมออกซิเจนสูญเสียอิเล็กตรอนเดิมไปห้าตัว ดาราจักรที่ตายแล้วมีออกซิเจน-VI เพียงเล็กน้อยอย่างน่าประหลาดใจ
“นั่นทำให้งง” ทัมลินสันกล่าว “ถ้าทฤษฎีบอกอะไรเรา มันก็ควรจะเป็นอย่างอื่น”
ในปี 2016 เบนจามิน ออพเพนไฮเมอร์ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชิงคำนวณที่มหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ เสนอวิธีแก้ปัญหา: กาแลคซีที่ “ตายแล้ว” ไม่ได้ขาดออกซิเจนเลย ก๊าซนั้นร้อนเกินกว่าที่ฮับเบิลจะสังเกตได้ “อันที่จริง มีออกซิเจนมากขึ้นรอบๆ กาแลคซี่แบบพาสซีฟเหล่านั้น” ออพเพนไฮเมอร์กล่าว
ก๊าซร้อนทั้งหมดนั้นสามารถอธิบายได้ว่าทำไมดาราจักรเหล่านั้นถึงตาย ยกเว้นดาราจักรเหล่านี้ก็เต็มไปด้วยก๊าซเย็นที่ก่อตัวดาวฤกษ์เช่นกัน
“กาแลคซีที่ตายแล้วมีเชื้อเพลิงเหลืออยู่ในถัง” ทัมลินสันกล่าว “เราไม่รู้ว่าทำไมพวกเขาถึงไม่ใช้มัน ทุกคนกำลังไล่ตามปัญหานั้น”
