Woda we Wszechświecie mogła powstać bliżej Wielkiego Wybuchu, niż wcześniej sądzono

Każdy wie, że we wszechświecie występuje woda, ale możesz być zaskoczony, dowiadując się, że pojawiła się ona znacznie wcześniej, niż oczekiwano, szczególnie w pobliżu Wielkiego Wybuchu.

Kiedy życie, jakie znamy, po raz pierwszy pojawiło się we Wszechświecie?

Nie wiemy tego na pewno, ale odpowiedź jest ściśle związana z momentem, w którym woda po raz pierwszy pojawiła się we Wszechświecie — nowe symulacje wskazują, że pierwsze pokolenie gwiazd, które przyczyniło się do powstania tak życiodajnej wody, pojawiło się zaledwie 100 do 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu. To odsuwa poprzednie szacunki o ponad 500 milionów lat.

Wyniki badań wskazują, że jeśli część tej wczesnej wody przetrwała „gorący” chaos wczesnego formowania się galaktyk, mogła zostać wchłonięta przez nowo powstałe planety, co potencjalnie mogło doprowadzić do powstania nadających się do zamieszkania światów z dużą ilością wody zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Wszystko ma związek z historią tego, jak mogło powstać życie we wszechświecie.

Poprzednie obserwacje z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) w Chile wykazały, że woda istniała około 780 milionów lat po Wielkim Wybuchu, gdy młody wszechświat wypełniony był lekkim wodorem i helem, a także niewielkimi ilościami litu. Pierwiastki te utworzyły pierwszą generację gwiazd, znaną astronomom jako gwiazdy populacji III. Były one bardzo masywne – ich masa była dziesiątki, a nawet setki razy większa od masy naszego Słońca – i miały znaczną długość życia, zanim umarły jako supernowe. Wiele cięższych pierwiastków we Wszechświecie, w tym tlen, powstaje we wnętrzu tych gwiazd na skutek reakcji jądrowych i po śmierci gwiazdy rozchodzi się w przestrzeni kosmicznej, gdzie przyłącza się do kolejnej generacji gwiazd.

Aby ustalić, kiedy we Wszechświecie po raz pierwszy pojawiła się woda, zespół wykorzystał modele numeryczne do prześledzenia życia dwóch gwiazd wczesnej generacji: jednej 13 razy masywniejszej od naszego Słońca i drugiej 200 razy masywniejszej. Mniejsza wirtualna gwiazda istniała przez 12,2 miliona lat, zanim eksplodowała jako supernowa, uwalniając do otaczającej ją przestrzeni około 0,051 masy Słońca (prawie 17 000 mas Ziemi) tlenu. Większa, symulowana gwiazda spalała swoje paliwo przez zaledwie 2,6 miliona lat, zanim nastąpił wybuch, uwalniając w przestrzeń kosmiczną 55 milionów mas Słońca (ponad 18 milionów mas Ziemi).

Symulacje pokazują, że gdy fale uderzeniowe z każdej supernowej rozchodzą się na zewnątrz, turbulentne fluktuacje gęstości tworzą zmarszczki, które powodują kondensację części gazu w gęste skupiska. Pozostałe skupiska, bogate w metale, w tym tlen wyrzucany przez supernowe, były prawdopodobnie doskonałymi miejscami powstawania wody w całym wczesnym wszechświecie.

Znajdująca się w gęstszych częściach chmury woda byłaby chroniona przed zniszczeniem przez silne promieniowanie pochodzące z pobliskich gwiazd. Zespół wziął jednak pod uwagę najprostszy przypadek, w którym w każdej gromadzie powstaje tylko jedna gwiazda, podczas gdy symulacje teoretyczne wskazują, że normą są układy wielogwiazdowe; Ponad połowa gwiazd na niebie ma jedną lub więcej gwiazd siostrzanych. Bliższe otoczenie gwiazd oznaczałoby gęstsze, bogate w wodę gromady, ale także więcej promieniowania.

To pierwsze pytania, na które próbują odpowiedzieć naukowcy zajmujący się kosmosem. Potrzeba jednak większej liczby osób, które zagłębią się w ten temat i zbadają go bardziej szczegółowo.