星系,可以說是宇宙中由許多恆星所組成的集團。但是除了恆星之外,星系中含有更多無法直接看見的氣體與星際塵埃。經由天文學家持續的研究發現,星系除了會不斷地從周遭吸入星際物質,更會藉由各種天體上的演化過程,將氣體拋回星系周遭的空間之中。
藝術家筆下所展現,星系近旁已冷卻、聚積的星系間星際物質,因密度增加而受到星系的重力吸引,會沿著宇宙網細絲狀的重力井路徑流回星系中。圖片來源:ESA–AOES Medialab
這一切可以從宇宙的誕生看起,當宇宙降溫至原子核可以捕捉住電子,形成原子的時候,充滿宇宙的電漿瞬間被氫、或少量的氦原子氣體所取代。當時的宇宙中遍布氣體,並沒有恆星或星系。直到宇宙誕生後約135億年的現在,雖然在宇宙中許多地方都夠看到星系與恆星的身影,但是在星系中,大多數的物質仍然還是氣體和塵埃。
星系中氣體分布其實是向外延伸至星系四周的,分為較靠近星系的環繞星際物質(Circumgalactic medium,簡稱CGM),以及離星系較遠的星系間星際物質(Intergalactic medium,簡稱IGM)。星系中形成的恆星在由誕生至死亡的過程,例如超新星爆發,會將氣體與塵埃拋向星系四周的空間。其中外拋速度較高的,例如被星系中央的大質量黑洞所拋射的物質,就會流動到距離星系較遠的星系間星際物質處。而外拋速度較慢者,就會停留在環繞星際物質處。這裡的氣體,不但重金屬含量較高,密度也比星系間星際物質高約1000倍。