Новаторское исследование показывает, что вода могла образоваться во Вселенной гораздо раньше, чем предполагалось ранее, — возможно, за миллиарды лет до того, как сформировались первые галактики. Исследователи, проведя передовое численное моделирование, предполагают, что молекулы воды могли появиться всего через 100-200 миллионов лет после Большого взрыва, что в корне меняет наше понимание космической истории.

Вода, состоящая из водорода и кислорода, является одним из ключевых ингредиентов для жизни. Водород, самый простой и самый распространенный элемент во Вселенной, образовался вскоре после Большого взрыва, когда Вселенная остывала. Однако кислород — второй компонент воды — не был создан во время Большого взрыва. Вместо этого он появился в первых поколениях звезд в результате ядерного синтеза.

Эти ранние звезды, известные как звезды популяции III, были гораздо массивнее нашего Солнца и быстро сжигали свое топливо. Когда их жизненный цикл подходил к концу, они взрывались сверхновыми, разбрасывая в космос тяжелые элементы, такие как углерод и кислород. До сих пор ученые считали, что вода начала формироваться только после того, как эти элементы постепенно накапливались в течение миллиардов лет. Однако новое моделирование показывает, что кислород, образовавшийся при этих первобытных взрывах, мог соединиться с водородом и образовать воду гораздо раньше, чем предполагалось.

Вода до появления галактик

Астрофизик доктор Дэниел Уэйлен и его команда из Портсмутского университета провели сложное моделирование сверхновых с коллапсом ядра и сверхновых III популяции. Полученные ими результаты свидетельствуют о том, что облака газа высокой плотности, богатые кислородом и водородом, создали идеальные условия для образования воды вскоре после взрыва этих массивных звезд.

Это опровергает давнее мнение о том, что вода стала широко распространена только после образования галактик. Напротив, оказывается, что самые ранние космические структуры — еще до появления галактик — могли содержать воду в значительных количествах.

«До того как взорвались первые звезды, воды не было, потому что не было кислорода», — объясняет доктор Уолен. «Но как только первые сверхновые обогатили Вселенную кислородом, он начал соединяться с водородом и образовывать воду, прокладывая путь к основным ингредиентам жизни».

Могли ли богатые водой планетные системы сформироваться на заре космоса?

Одним из наиболее интересных последствий этого открытия является возможность того, что планеты со значительным содержанием воды могли сформироваться гораздо раньше, чем считалось ранее. Исследование предполагает, что планетарные диски, богатые водой, могли существовать еще до того, как сформировались первые галактики.

«Хотя общая масса воды была относительно скромной, она была сосредоточена в тех самых регионах, где начинали формироваться звезды и планеты, — отметил доктор Уолен. Это дает основания полагать, что вода была не просто поздним появлением в космической хронологии, а неотъемлемой частью самых ранних планетарных систем».

Хотя это исследование открывает новые двери в нашем понимании ранней Вселенной, все еще необходимы прямые наблюдательные доказательства. Ученым еще предстоит обнаружить неуловимые звезды популяции III, которые, как считается, играли решающую роль в этом процессе. Будущие исследования, например, с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, могут дать первые проблески этих древних звезд, что поможет подтвердить, действительно ли вода существовала на заре космической истории.

Это открытие имеет далеко идущие последствия для нашего понимания формирования первых звезд и галактик. Раннее присутствие воды могло повлиять на процессы охлаждения и фрагментации газовых облаков, что, в свою очередь, повлияло на массу и количество первых звезд. Кроме того, вода могла играть роль катализатора в образовании более сложных молекул, необходимых для зарождения жизни.

Поиск прямых доказательств раннего существования воды остается сложной задачей. Однако ученые полны решимости найти эти неуловимые свидетельства, используя возможности современных обсерваторий, таких как космический телескоп Джеймса Уэбба. Обнаружив спектральные сигнатуры воды в свете далеких квазаров или древних галактик, астрономы смогут подтвердить результаты моделирования и пролить свет на раннюю историю воды во Вселенной.

Если будущие наблюдения подтвердят раннее образование воды, это произведет революцию в нашем понимании обитаемости во Вселенной. Это будет означать, что необходимые ингредиенты для жизни могли быть доступны гораздо раньше, чем считалось ранее, потенциально расширяя временные рамки для появления жизни на других планетах.

Продолжающиеся исследования и будущие наблюдения откроют еще больше захватывающих открытий о роли воды в ранней Вселенной, прокладывая путь к более глубокому пониманию нашего космического происхождения.