Строительные блоки планет могли появиться через 100 миллионов лет после Большого взрыва

Группа астрофизиков под руководством доктора Дэниела Уэйлена из Института космологии и гравитации Портсмутского университета представила результаты компьютерного моделирования, которые указывают на возможность формирования планетных строительных блоков уже через 100 миллионов лет после Большого взрыва. Это существенно раньше прежних оценок, согласно которым процесс образования каменистых планет требовал нескольких миллиардов лет накопления тяжелых элементов. Работа принята к публикации в журнале The Astrophysical Journal Letters и размещена на сервере препринтов arXiv.

Новое исследование заставляет по-новому взглянуть на хронологию ранней Вселенной. Долгое время в планетологии господствовало мнение, что формирование планет – это медленный и постепенный процесс, который набрал силу только спустя несколько миллиардов лет после рождения Вселенной. Считалось, что для создания каменистых миров необходимо накопить достаточное количество тяжелых химических элементов, а на это требовалось время. Однако последние данные показывают, что природа нашла способ ускорить этот процесс, используя мощь первых звездных катаклизмов.

Ключевую роль в этом открытии сыграли так называемые сверхновые третьего поколения, или сверхновые, возникающие из-за парной нестабильности. Первые звезды во Вселенной были невероятно массивными и недолговечными. Заканчивая свой жизненный путь, они взрывались с колоссальной силой, выбрасывая в космос огромное количество тяжелых элементов.

В отличие от обычных взрывов, этот особый тип сверхновых способен выбросить в окружающее пространство более чем в сто раз больше строительного материала, чем масса нашего Солнца. Таким образом, эти взрывы стали первыми и чрезвычайно эффективными фабриками по производству углерода, кислорода и железа – всего того, из чего впоследствии состоят планеты и жизнь.

Ученые провели компьютерное моделирование облака газа, обогащенного такими выбросами всего через 100 миллионов лет после Большого взрыва. Для сравнения, возраст Вселенной оценивается в 13,8 миллиарда лет, так что этот период является поистине младенческим в ее истории. Результаты моделирования удивили исследователей.

Обогащенный газ под действием силы тяжести начал сжиматься, и вокруг молодой звезды, масса которой составляла около 70 процентов от массы нашего Солнца, сформировался вращающийся протопланетный диск. Внутри этого диска, примерно на том же расстоянии от звезды, на котором Земля вращается вокруг Солнца, скопилось достаточно твердого материала, чтобы сформировать планетезимали, зародыши будущих каменистых планет, массой в несколько раз превышающих массу Земли.

Однако самым интригующим открытием стало присутствие в этом диске большого количества воды. Ее содержание было всего в несколько раз меньше, чем в протопланетном облаке, из которого в свое время сформировалась наша Солнечная система. Это может иметь большое значение для астробиологии. Оно означает, что условия для появления планет, которые одержали жидкую воду, могли существовать уже на заре Вселенной. Если у ранних планет была вода, то теоретически они могли бы иметь и все необходимые условия для зарождения жизни, причем гораздо раньше, чем предполагали самые смелые гипотезы.

В итоге, работа британских астрофизиков не просто сдвигает временные рамки формирования планет на миллиарды лет назад, но и ставит перед наукой новый захватывающий вопрос. Если строительные блоки для обитаемых миров появились практически сразу после первых звездных взрывов, то не исключено, что условия для возникновения жизни могли сложиться во Вселенной гораздо раньше, чем мы думали. Это исследование демонстрирует, что Вселенная начала создавать планеты, похожие на нашу, еще до того, как сформировались первые галактики, и теперь ученым предстоит переосмыслить эволюционные пути развития ранней Вселенной в поисках следов этих древнейших миров.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях