Первые сверхновые затопили раннюю Вселенную водой

Фото из открытых источников

Вода — это сущность жизни. Каждое живое существо на Земле содержит в себе воду. Земля богата жизнью, потому что она богата водой. Эта фундаментальная связь между водой и жизнью частично обусловлена необычайными свойствами воды, но частично она обусловлена тем, что вода является одной из самых распространенных молекул во Вселенной. 

Состоящая из одной части кислорода и двух частей водорода, ее структура проста и прочна. Водород происходит из изначального огня Большого взрыва и является самым распространенным элементом. Кислород создается в ядрах больших звезд вместе с углеродом и азотом в рамках цикла термоядерного синтеза CNO.

Из-за своего происхождения мы обычно думали, что кислород (и соответственно вода) со временем росли в изобилии. От первых звезд до наших дней каждое поколение выбрасывало кислород в космос в моменты своей смерти. Таким образом, хотя вода была редкостью в ранней Вселенной, сейчас она относительно распространена. Но новое исследование предполагает, что это не так.

Астрономы классифицируют звезды по популяциям в зависимости от их возраста и металличности, где «металлы» — это любые элементы, кроме водорода и гелия. Самые молодые и самые богатые металлами звезды, такие как Солнце, называются Популяцией I. Более старые звезды с меньшим содержанием металлов называются Популяцией II. Самые старые звезды, самые первые звезды, появившиеся во Вселенной, известны как Популяция III. Хотя мы не наблюдали звезды Популяции III напрямую, они были бы огромными звездами, состоящими полностью из водорода и гелия. Первые семена всего, что мы видим вокруг нас, от океанов до деревьев и любимых друзей, образовались внутри этих первых звезд. Новое исследование на arXiv утверждает, что звезды Популяции III также затопили космос водой.

В своем исследовании команда смоделировала взрывы малых (13 солнечных масс) и больших (200 солнечных масс) ранних звезд. Большие звезды были бы самыми первыми звездами, образовавшимися из первичных облаков, в то время как меньшие звезды были бы первыми звездами, образовавшимися в ранних звездных яслях. Не совсем звезды Pop III, но с очень низкой металличностью. Когда умирали меньшие звезды, они взрывались как типичные сверхновые, но когда умирали большие звезды, они взрывались как блестящие сверхновые с парной нестабильностью.

На основе моделирования эти звезды должны были значительно обогатить окружающую среду водой. Молекулярные облака, образовавшиеся из остатков этих звезд, содержали в 10–30 раз больше воды, чем диффузные молекулярные облака, наблюдаемые сегодня в Млечном Пути. Исходя из этого, команда утверждает, что через 100–200 миллионов лет после Большого взрыва в молекулярных облаках было достаточно воды и других элементов для формирования жизни.

Появилась ли жизнь во Вселенной так рано — вопрос без ответа. Также существует тот факт, что хотя вода образовалась рано, ионизация и другие астрофизические процессы могли разбить многие из этих молекул. Вода могла быть обильной на раннем этапе, но Вселенная вступила в сухой период до того, как звезды Pop II и Pop I создали тот уровень воды, который мы видим сегодня. Но возможно, что большая часть воды вокруг нас произошла от самых первых звезд.