黑洞和超新星在「非凡搭檔」中拋出介質

星系「浪費」或「損失」了自身的大量重元素，恆星在星系中一方面形成了重元素物質，另一方面又將這些物質拋射到恆星以外100萬光年的周圍暈圈和深空。科羅拉多大學博爾德分校的科學家在一項研究中得出以上結論，《皇家天文學會月報》雜誌刊載了科學團隊的研究成果，包括氧、碳和鐵原子在星系以外的氣態暈圈「漫天飛舞」，這些重元素物質在星系以外的數量超過了星系以內，星系內部缺少了重元素物質的供給，從星系之內鍛造恆星、行星和生命物質的可能性隨之降低，而物質是構成天體和生命的「基礎材料」。

博爾德分校的天體物理學和空間天文學 (CASA)的助理研究員班傑明·奧本海默解釋說，他們之前認為，從恆星出產的重元素物質將重新加入未來一代恆星和行星不斷形成的循環過程，它們為生命物質的轉化準備了「建築模塊」。科學團隊的研究結果表明，在物質要素循環利用的特性上，星系似乎不是下一代恆星和行星誕生的完美場所。

在星系的周圍存在著幾乎看不見的氣體「水庫」，它們是環繞星系的介質(CGM)，在星系內和星系外物質元素的循環過程中發揮了關鍵作用，但科學家一直對於這種物質內外循環的發生機制感到十分困惑。典型的、跨度尺度在3萬到10萬光年的星系通常伴隨有100萬光年的環繞星系的介質（CGM），或這類星系的暈向外伸展到100光年的空域。

團隊成員使用了宇宙起源光譜儀(COS),，科羅拉多大學博爾德分校研製了這套價值7千萬美元的科學儀器，以科羅拉多大學博爾德分校為研製基地的鮑爾太空技術公司具體負責儀器的研製，宇宙起源光譜儀(COS)主要用於檢測CGM的物質構成，它被搭載在哈勃太空望遠鏡上，通過使用紫外線光譜技術對宇宙演變進行研究。

銀河系之類的螺旋星系通常有比較活躍的恆星製造能力，星系帶有藍色光芒，橢圓星系則有比較「懶惰」的恆星製造傾向，星系帶有紅光色調，螺旋星系和橢圓星系屬於宇宙中的兩大星系，它們通常含有數百億、數千億顆恆星，屬於重元素物質製造的「夢工廠」，兩類星系通常含有豐富的重元素物質。研究人員在經過一系列的模擬實驗後發現，兩大類星系含有一半多原星系的重元素物質。

星系在保持重元素「原材料」的特性上低於之前預計的效能。皇家學會大學和位於利物浦的約翰·穆爾斯大學的研究員羅伯特·克雷恩解釋說，他們的模擬結果與COS科學團隊檢測的星系有顯著的一致性，科學團隊在解釋觀測的結果時信心十足。模擬的結果解釋了一個困擾了COS科學團隊的天文現象，觀測的結果顯示，橢圓星系周圍的氧原子明顯少於螺旋星系周圍的氧原子。

荷蘭萊頓大學的喬普·撒耶教授解釋說，橢圓星系的CGM比螺旋星系的CGM更熱，超過100萬開爾文度的高溫環境減少了氧元素物質的比例，氧原子在高溫條件下被電離，它們的數量下降了5倍， 而COS科學團隊觀測到了被電離的氧原子。兩類星系相比較，螺旋星系CGM氣體的溫度為30萬開爾文度，或相當於太陽表面溫度的大約50倍。

奧本海默解釋說，從超新星的大爆炸和大質量黑洞的噴發過程中釋放出巨大的能量，超新星和黑洞的巨大爆發力將重元素物質推送到環繞星系的介質(CGM)中，暴烈的噴發過程持續了漫長的100多億年，這意味著在諸如銀河系之類的星系中，高比例成分的電離態氧元素在太陽恆星誕生之前就已經存在，科學團隊現在觀測到了它們不同尋常的數量，從而給出了令人滿意的解答。