Комп’ютерні моделювання свідчать, що перші кам’янисті планети могли почати формуватися вже приблизно через 100 мільйонів років після Великого вибуху. За новими розрахунками, вибухи перших зір розкидали по космосу елементи, необхідні для планет, а в деяких протопланетних дисках уже була вода. Про це йдеться в роботі, на яку звертає увагу видання Sci.News.
Як перші зірки підготували ґрунт для планет
Деякі з найперших зір Всесвіту були надзвичайно масивними та завершили своє життя потужними вибухами наднових. Такі події, відомі як наднові популяції III (Pop III), викидали в навколишній простір величезні кількості вуглецю, кисню, заліза та інших важких елементів, з яких будуються кам’янисті планети.
Окремий тип таких вибухів, так звана парамінна нестійка наднова (pair-instability supernova), настільки потужний, що може вивільнити за один раз понад 100 сонячних мас важких елементів. Ця речовина збагачує сусідні газові хмари до доволі високого вмісту «металів» – елементів важчих за гелій.
Збагачені хмари згодом стискаються під дією гравітації й утворюють молоді зорі з навколишніми обертальними дисками газу й пилу – протопланетними дисками, подібними до того, з якого виникла наша Сонячна система.
Що показали моделювання раннього Всесвіту
Учені провели детальне комп’ютерне моделювання епохи «космічної зорі» – раннього періоду існування Всесвіту. В цих симуляціях вони виявили протопланетний диск навколо молодої зорі, маса якої становила близько 70% маси Сонця.
У диску, за розрахунками, накопичилася достатня кількість твердої речовини, щоб утворити кілька землеподібних планетних зачатків загальною масою в кілька мас Землі. Ці тіла могли формуватися на відстанях від зорі, порівнянних із відстанню від Землі до Сонця.
Найнеочікуваніший результат стосувався вмісту води. Моделювання показало, що диск містив значні запаси води – лише у кілька разів менше, ніж, за оцінками, було у протопланетному диску Сонячної системи під час її формування.
Це означає, що планети, які могли виникнути в такому диску, потенційно отримували воду подібним до Землі шляхом – із матеріалу, що залишався й перерозподілявся в процесі збирання планет.
Наслідки для пошуків давніх придатних для життя світів
Автори роботи роблять висновок, що умови для формування кам’янистих планет у багатих на воду дисках могли з’явитися значно раніше, ніж вважалося. Якщо це справді так, постає запитання: чи могли потенційно придатні для життя світи виникнути вже на дуже ранніх етапах історії Всесвіту?
Нове дослідження ґрунтується на комп’ютерних симуляціях, тобто на теоретичному моделюванні, а не на безпосередніх спостереженнях. Проте воно окреслює реалістичний сценарій, у якому перші спалахи наднових не лише руйнували масивні зорі, а й швидко готували «будівельний матеріал» для перших кам’янистих планет.
Робота команди, очолюваної Едуардом Воробйовим, буде опублікована в журналі Astrophysical Letters Journal. Дослідники наголошують, що майбутні спостереження найдавніших галактик і протопланетних дисків зможуть перевірити, наскільки ці ранні світи були поширеним явищем у молодому Всесвіті.