Наблюдения с орбиты позволили подтвердить существование титанического круговорота водорода и тяжёлых элементов, простирающегося на десятки и даже сотни тысяч световых лет за пределы видимого звёздного диска.

При помощи телескопа Hubble исследователи фиксировали лучи от далёких квазаров, прошедшие сквозь гало более 40 галактик. Учёные записывали спектры поглощения в ультрафиолетовой области, зависящие от содержания в газовых облаках ионизированных тяжёлых элементов (в частности азота, кислорода и неона).

Так удалось выяснить, что в гало содержится достаточно материала, чтобы растянуть эпоху формирования новых светил на 10 миллиардов лет.

Ключом к такому продлению молодости является повторная переработка вещества: взрывы новых и сверхновых звёзд выбрасывают в гало дополнительные порции нагретого материала, обогащённого тяжёлыми элементами. Он же, в конечном счёте, вновь падает в диск, вызывая очередной всплеск звездообразования.

Астрономы говорят, что подобный запас горючего (в основном горячего водорода) имеется и у Млечного Пути. Наблюдения показали, что простираются эти кладовые на 20 тысяч световых лет от галактического диска и содержат массу, достаточную для создания 100 миллионов солнц. Эти облака газа перемещаются со скоростями 90-170 км/с, и они очень важны для поддержания звездообразования.

Исследование также показало, что в некоторых галактиках с энергичным рождением звёзд такие запасы водорода и тяжёлых элементов простираются аж на 450 тысяч световых лет за пределы видимой части звёздного острова. Столь гигантское удаление некогда выброшенного материала тоже оказалось новостью.

Причём содержат эти структуры вещества на миллиард солнц. А это столько же, сколько газа имеется во всём межзвёздном пространстве в самой спиральной галактике, а может, и больше.

Настолько богатое как по массе, так и по химическому составу окружение стало сюрпризом. Хотя в целом учёные давно знали о выбросе газа из галактических дисков и противоположном процессе поглощения ими вещества из межгалактического пространства.

И ещё одна находка: в галактиках, которые прекратили создавать звёзды, газовое гало практически отсутствует.

Авторы предполагают, что перед наблюдаемым моментом в таких объектах, напротив, шло очень бурное звездообразование. Этому процессу сопутствовали нагрев плазмы до миллионов градусов и разгон облаков ионизированного газа до 550 километров в секунду.

Это очень большая скорость, поэтому галактика, слишком быстро тратящая своё топливо на строительство звёзд (по сто солнечных масс в год), ещё быстрее попросту выбрасывает остатки запасов газа в межгалактическую среду, превращаясь из молодой спиральной в старую эллиптическую.

Слева – галактика, в которой идёт очень интенсивное звездообразование. Она не только тратит свои запасы вещества в гало, но и активно выталкивает их прочь, из-за чего формирование звёзд быстро сходит на нет. Справа – галактика с умеренным звездообразованием. Её гало включается в процесс повторной переработки материи – выброшенные из центрального звёздного диска водород, кислород и азот со временем снова возвращаются в него (иллюстрация NASA; ESA; A. Feild, STScI).

(Исследованию потоков газа вокруг галактик посвящены три публикации в Science: 1, 2, 3.)