Строительные блоки скалистых планет могли сформироваться всего через 100 миллионов лет после Большого взрыва. Мощные взрывы первых звезд выбросили в космос тяжелые элементы, которые быстро образовали планетезимали и молекулы воды вокруг молодых светил.
Команда астрофизиков выяснила, что материал для формирования твердых планет и даже молекулы воды существовали в космосе задолго до появления первых галактик. Это исследование кардинально меняет представление о том, когда во Вселенной могли сформироваться стартовые условия для возникновения жизни.
Долгое время астрономы полагали, что ранняя Вселенная была слишком бедна тяжелыми элементами для формирования каменистых планет. Вскоре после Большого взрыва пространство заполняли лишь простейшие кирпичики материи — водород, гелий и крошечные примеси лития. Для образования скалистых миров требуются углерод, кислород, кремний и железо, которых изначально просто не существовало. Традиционно считалось, что процесс медленного обогащения космоса этими веществами занял многие миллиарды лет. Наша Солнечная система сформировалась примерно через девять миллиардов лет после рождения Вселенной, а возраст древнейших из подтвержденных экзопланет отсчитывается с отметки около миллиарда лет.
Главными поставщиками строительных материалов для первых планет стали сверхновые древнейшего поколения звезд. Эти объекты, известные в астрофизике как звезды населения III, отличались гигантскими размерами и относительно коротким сроком жизни. Когда их термоядерное топливо заканчивалось, они погибали в ходе колоссальных взрывов.
Как отмечают исследователи из Портсмутского университета, особую роль в этом процессе сыграли так называемые парно-нестабильные сверхновые. Один такой взрыв способен выбросить в окружающее пространство объем тяжелых элементов, превышающий массу нашего Солнца более чем в сто раз. Подобного количества вещества с избытком хватает, чтобы локально превратить пустое первичное газовое облако в химически богатую среду, готовую к созданию новых объектов.
Компьютерное моделирование показало, что насыщенные тяжелыми элементами газовые облака быстро сжимались под действием гравитации. Внутри таких сгустков формировались уже новые, менее массивные и более долговечные звезды. В симуляции, проведенной астрофизиком Крисом Джессопом под руководством доктора Дэниела Уэйлена, ученые проследили рождение светила с массой около 70% от солнечной.
Вокруг молодой звезды из обломков сверхновой стремительно образовался вращающийся диск. В этом плотном водовороте материи твердые пылинки сталкивались и слипались вместе, создавая планетезимали — каменные зародыши будущих планет. Их общая масса составила несколько масс Земли, а сформировались они на расстоянии около 150 миллионов километров от своей звезды, что практически в точности соответствует современной земной орбите.
Самым неожиданным результатом компьютерной симуляции стало доказательство раннего появления молекул воды. Без кислорода вода в принципе не могла существовать в новорожденной Вселенной. Однако мощнейшие парно-нестабильные сверхновые синтезировали этот элемент в огромных количествах.
Попав в газовый диск и встретившись с обильным первозданным водородом, кислород легко вступал в реакцию. В результате строительные блоки первых планет с самого начала оказались пропитаны влагой. Это означает, что не только камни, но и базовый химический растворитель, необходимый для белковой жизни, оказался разбросан по космосу почти сразу после его появления на свет.
На данный момент выводы исследователей базируются на компьютерных моделях, так как прямые наблюдения столь малых и далеких объектов пока невозможны. Разглядеть скалистую планету на расстоянии более 13 миллиардов световых лет современным орбитальным обсерваториям не под силу. Тем не менее, математические симуляции четко доказывают физическую осуществимость подобного сценария.
Зная, что твердые планеты могли формироваться на заре времен, астрофизики получают новые ориентиры для работы с телескопом Джеймса Уэбба. Если Вселенной 13,8 миллиарда лет, то сто миллионов лет для нее — это лишь короткое мгновение. Осознание того факта, что космос так быстро стал пригодным для создания планет, заставляет пересмотреть всю хронологию эволюции материи и расширяет временные рамки для потенциального поиска внеземной жизни.
Ключевые тезисы:
- Первые элементы для каменных планет произвели сверхновые самого раннего поколения звезд (населения III).
- Вокруг молодых звезд быстро собирались газопылевые диски, где твердые частицы слипались в объекты массой в несколько Земель.
- Благодаря выбросам кислорода молекулы воды присутствовали в космосе уже на самых ранних этапах формирования планет.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Правда ли, что планеты появились сразу после Большого взрыва?
Астрофизически сто миллионов лет — это очень короткий срок, практически мгновение в масштабах жизни Вселенной. Моделирование показывает, что базовые строительные блоки для скалистых планет могли сформироваться именно в этот ранний период, задолго до появления привычных нам галактик.
Откуда в ранней Вселенной взялась вода?
Изначально в космосе был только водород, гелий и литий. Кислород, необходимый для создания воды, выработался в недрах первых гигантских звезд и был выброшен в пространство во время их взрывов (сверхновых), после чего он сразу вступил в реакцию с окружающим водородом.
Можно ли увидеть эти древнейшие планеты в телескоп?
Напрямую наблюдать небольшие каменные планеты на расстоянии более 13 миллиардов световых лет современные технологии не позволяют. Однако ученые надеются обнаружить косвенные химические следы этих ранних процессов с помощью мощнейших инструментов вроде космического телескопа Джеймса Уэбба.
Источник: Planet Formation at Cosmic Dawn: Planetesimals in H2O-Rich Disks Around Low-Mass Stars, arXiv, 2026
Читайте также: Как блуждающие планеты сохраняют свои луны после гравитационного удара