Астрономы выяснили, когда во Вселенной могли появиться первые планеты
Как показало новое исследование ученых из Портсмутского университета (Англия), ответ на вопрос, когда во Вселенной могли появиться первые планеты, оказался куда более ранним, чем считалось раньше.
Вещество, из которого впоследствии формируются каменистые планеты, могло начать образовываться всего через 100 миллионов лет после Большого взрыва — задолго до появления первых галактик. Работа принята к публикации в журнале Astrophysical Journal Letters, а пока доступна на сервере препринтов arXiv.
Планеты появились раньше, чем считалось
Раньше ученые предполагали, что формирование планет — процесс медленный, который по-настоящему разворачивается лишь спустя несколько миллиардов лет после рождения Вселенной. Новое исследование показывает, что все началось значительно раньше.
Некоторые из самых первых звезд во Вселенной были гигантскими и завершали свою жизнь мощными взрывами. Эти взрывы разбрасывали в окружающий газ огромные количества химических элементов, необходимых для строительства планет — углерода, кислорода и железа. Такие взрывы, известные как сверхновые популяции III, стали первыми во Вселенной «фабриками» элементов, нужных для создания планет, а в конечном счете и жизни.
Первое сырье для будущих планет
«Наша новая статья, в которой первую часть цепочки моделирования провел мой аспирант Крис Джессоп, показывает, что предшественники землеподобных планет могут формироваться вокруг маломассивных, долгоживущих звезд в обломках первых космических взрывов уже через 100 миллионов лет после Большого взрыва, — рассказал доктор Дэниел Уэйлен из Института космологии и гравитации Портсмутского университета. — Чтобы было понятнее, возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет, так что речь идет об удивительно раннем этапе космической истории».
Особый тип сверхновых популяции III — так называемая парно-нестабильная сверхновая — настолько мощная, что за один взрыв способна выбросить в пространство более 100 солнечных масс тяжелых элементов. Этого вещества достаточно, чтобы обогатить соседние облака газа удивительно высокой концентрацией тяжелых элементов. Такие обогащенные облака затем могут схлопнуться под собственной гравитацией и образовать вращающийся диск вещества вокруг молодой звезды — примерно так же, как когда-то сформировался диск, из которого возникла наша Солнечная система.
Диски, богатые твердым веществом и водой
«В наших компьютерных симуляциях ранней Вселенной мы нашли именно такой диск вокруг молодой звезды массой около 70% от массы Солнца, — добавил Уэйлен. — Внутри этого диска накопилось достаточно твердого вещества, чтобы создать строительный материал для планет общей массой в несколько земных — примерно на том же расстоянии от звезды, на каком Земля находится от Солнца».
По его словам, самым неожиданным оказалось то, что диск содержал значительное количество воды — лишь в несколько раз меньше, чем было доступно при формировании нашей Солнечной системы. Это означает, что любые планеты, которые могли бы там образоваться, вероятно, получили бы воду похожим на Землю образом — считается, что наша планета получила значительную часть своей воды именно из остаточного вещества, оставшегося после процесса формирования планет.
«Наши результаты говорят о том, что условия для формирования планет могли сложиться намного раньше, чем считалось прежде, — заключил Уэйлен. — Если это действительно так, возникает интересный вопрос: могли ли потенциально пригодные для жизни миры появиться во Вселенной тоже гораздо раньше, чем принято думать?»