Det är en klassisk Halloween-saga. En grupp spökjägare besöker ett pampigt gammalt hus som ryktas vara hemsökt. Men efter att ha utforskat noggrant, de går därifrån besvikna:det finns inga spöken att se. Bara senare, när de tittar igenom sina fotografier av platsen lägger de märke till det mystiska uppenbarelsen på trappan. Den fanns där hela tiden.

I vårt nya arbete, publiceras i Natur , vi blev chockade när vi upptäckte en uppenbarelse av galaktiska proportioner när vi tittade på en bekant galax. Fyndet har enorm betydelse eftersom det visar hur kemiska grundämnen blandas i mycket stor skala runt galaxer.

Din kropp, jorden, och hela den materiella världen runt dig är gjord av en klass av partiklar som kallas "baryoner". Baryonisk materia är "normal" vardagsmateria, såsom kol. Så vi är intimt förknippade med grejerna.

Föreställ dig att du kunde lägga alla baryoner i universum i en burk. Välj nu en av dessa partiklar slumpmässigt. Var tror du att det skulle komma ifrån? En annan människa? En planet? En helt annan galax? Svaret är förvånande för de flesta:det är troligt att baryon skulle ha kommit från rymden mellan galaxer. Det mesta av den normala materien i universum finns inte alls i galaxer.

När universum bara var några hundra tusen år gammalt, baryonisk materia och mörk materia, ett osynligt och okänt ämne som utgör majoriteten av materia i universum, blandades i en nästan enhetlig dimma. Detta krusades av små densitetsfluktuationer, och med tiden förstärktes dessa av tyngdkraften som retade dem till ett nätverk av filament som snördes genom universum.

Vi kallar det den kosmiska webben. På de tätaste punkterna på nätet, galaxer som bildats. I dessa galaxer, ungefär några hundra miljoner år efter Big Bang, väte började brinna i stjärnor och kärnfusion smidde tunga grundämnen inklusive kol och syre. Andra element bildades i katastrofala stjärnexplosioner. Och i mitten av galaxerna, supermassiva svarta hål växte genom att ackumulera baryoner, frigör energi i processen.

Blixten från unga stjärnor, explosionerna av supernovor och intensiteten hos svarta hål har en viktig effekt:de driver gasflöden genom och ut ur galaxer. Vi har länge vetat att denna "feedback" är avgörande för att reglera tillväxten av galaxer och för att blanda de olika kemiska elementen i områden mellan stjärnor. Utan sådan blandning, du skulle inte existera. En del av järnet i ditt blod kommer från supernovor och kolet kommer från askan från sedan länge döda stjärnor. Vi är alla vad de onda i Harry Potter kan kalla kosmiska "gyttja".

Vissa av gasflödena som drivs av stjärnbildning och tillväxt av svarta hål kan fly galaxer, dyker upp i det "cirkumgalaktiska mediet" – eller CGM. Detta är gränssnittet mellan det interstellära mediet (stoffet mellan stjärnor) och det bredare intergalaktiska mediet (stoffet mellan galaxer).

Dessa vindar transporterar tunga element som bildas i galaxer ut i CGM. Några av dessa element kommer senare att "regna" ner igen, kanske införlivas i nya solsystem. Andra kommer att tillbringa resten av evigheten i exil i det intergalaktiska rymden.

Datorsimuleringar visar denna process i vackra detaljer. Men medan vi kan mäta utflöden runt galaxer i det verkliga universum, vi har inte direkt observerat dem i mycket stor skala, som sträcker sig hundratusentals ljusår runt galaxer. Tills nu.

Ett galaktiskt spöke

Vi har använt ett instrument som heter Keck Cosmic Web Imager för att observera en galax som är en del av ett urval av galaxer som vi har studerat under en tid. Instrumentet, baserat på Hawaii, är ingen vanlig kamera. Den mäter spektrum av ljus som samlas in av teleskopet, sprider ljuset i dess olika frekvenser, eller färger. Detta gör att vi kan se mycket mer än vad som annars skulle vara möjligt med en traditionell bildkamera.

Galaxerna var intressanta för oss eftersom de är kända för att driva extremt snabba utflöden av gas, reser vid 1, 000 kilometer per sekund eller mer. De är också extremt kompakta jämfört med de flesta galaxer. Vi tror att de flesta av dem bildades från kollisionen mellan två galaxer som nu har smält samman till en.

När vi tittade på KCWI-data för första gången, det fick håren att resa sig i nacken. Vi förväntade oss att upptäcka något, men det vi såg överraskade oss verkligen. Runt galaxen fanns ett stort moln av glödande gas, liknar formen av ett timglas nästan en tredjedel av en miljon ljusår i diameter. Denna glödande nebulosa dvärgar den centrala galaxen, men utan KCWI skulle du inte veta att den fanns där.

Det är dock inget paranormalt på gång här. Från färgen, eller frekvens, av ljuset, vi vet att det släpps ut av syrejoner. Vår analys visar att nebulosan har bildats som ett resultat av två distinkta gasutflöden – vindar – som har fortplantat sig från den centrala galaxen in i CGM. Vi kallar nebulosan Makani – ett hawaiiskt ord för vind – av respekt för den kulturella betydelsen av berget från vilket observationerna gjordes.

I Makani ser vi direkt för första gången mekanismen genom vilken CGM värms upp och berikas. Vår första analys visar att egenskaperna hos utflödet i stort sett överensstämmer med förutsägelser från teorin. Vi har nu de idealiskt system för att studera processen, och kan använda dessa data för att förfina modellerna.

Vad som behövs nu är fler exempel på objekt som Makani. Och som de utredare vi är, vårt team är nu på jakt efter andra spöken som lurar där ute.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.