Тверді будівельні блоки скелястих планет могли почати формуватися вже через 100 мільйонів років після Великого вибуху — задовго до появи перших галактик. На це вказують нові комп’ютерні розрахунки науковців Університету Портсмута, про які повідомляє Newswise Science News.
Раніше вважалося, що формування планет — повільний процес, який по-справжньому розгорнувся лише через кілька мільярдів років існування Всесвіту. Однак нове дослідження показує, що необхідні для цього умови могли виникнути набагато раніше, ніж припускали астрономи.
Перші наднові як «фабрики» планетних елементів
Одними з найперших зірок у Всесвіті були гіганти, які завершували своє життя потужними вибухами. Унаслідок цих вибухів у навколишній простір викидалися великі кількості хімічних елементів, потрібних для побудови планет, зокрема вуглець, кисень і залізо.
Такі вибухи, відомі як наднові населення III (Pop III supernovae), стали першими «фабриками» важких елементів, без яких неможливе формування планет і, зрештою, життя. Окремий тип таких подій — наднова з парною нестійкістю (pair-instability supernova) — настільки потужний, що може викинути за один вибух більше ніж 100 сонячних мас важких елементів.
Цей матеріал збагачує сусідні газові хмари до несподівано високих концентрацій важких елементів. Згодом такі збагачені хмари можуть стискатися під дією гравітації та утворювати навколо молодих зірок обертові диски речовини — аналог протопланетного диска, з якого сформувалася й наша Сонячна система.
Симуляції показали ранні зародки «землеподібних» світів
У дослідженні, виконаному за допомогою комп’ютерного моделювання, команда на чолі з Деніелом Вейленом (Daniel Whalen) з Інституту космології та гравітації Університету Портсмута простежила, як поводиться така збагачена вибухом наднової речовина в ранньому Всесвіті.
За словами науковця, перша частина ланцюжка симуляцій, за яку відповідав аспірант Кріс Джессоп (Chris Jessop), показала, що попередники землеподібних планет можуть виникати навколо маломасивних, довгоживучих зірок у залишках перших космічних вибухів вже через 100 мільйонів років після Великого вибуху. На тлі віку Всесвіту приблизно 13,8 мільярда років це надзвичайно ранній етап його історії.
У моделюванні було знайдено диск навколо молодої зірки з масою близько 70 % маси Сонця. Усередині цього диска накопичилося достатньо твердого матеріалу, щоб утворити декілька мас Землі у вигляді планетних «зародків», розташованих приблизно на тій самій відстані від зірки, що й Земля від Сонця.
Вода в ранніх планетних системах
Не менш несподіваним виявився хімічний склад диска. За результатами симуляцій, він містив значні запаси води — лише в кілька разів менше, ніж було доступно на етапі формування нашої Сонячної системи.
Це означає, що потенційні планети в такій системі могли отримати воду подібним шляхом до Землі, якій, за сучасними уявленнями, значну частину води принесла речовина, що залишилася після процесу формування планет.
Автори дослідження підкреслюють: їхні результати свідчать, що умови, придатні для формування планет, могли існувати значно раніше, ніж вважалося раніше. Якщо це так, постає захопливе запитання: чи могли потенційно придатні для життя світи з’явитися в історії Всесвіту набагато раніше, ніж наша власна планетна система?
Робота, яка описує ці результати комп’ютерного моделювання, опублікована в журналі Astrophysical Letters Journal.