Apa ar fi apărut în Univers la doar 100 până la 200 de milioane de ani după Big Bang, odată cu explozia primelor supernove, stele muribunde care ar fi fost capabile să producă cantităţi semnificative de apă, transmite Science News care preia un raport publicat luni în revista Nature Astronomy.
Cele mai vechi semnături ale apei observate anterior proveneau de la aproximativ 780 de milioane de ani după Big Bang. Însă acum, simulări computerizate sugerează că această condiţie esenţială a vieţii a existat mult mai devreme decât credeau astronomii, conform noului studiu, informează stiripesurse.
“Surpriza a fost că ingredientele pentru viaţă erau toate prezente în zonele centrale, cu densitate ridicată ale norilor de materie rezultaţi în urma exploziilor primelor stele la atât de puţin timp după Big Bang”, a comentat astrofizicianul Daniel Whalen de la Universitatea din Portsmouth, Anglia.
Apa este o prezenţă ubicuă în Univers în prezent, dar la începuturi, acum aproximativ 13,8 miliarde de ani, Universul era compus în cea mai mare parte din hidrogen, heliu şi puţin litiu. A fost nevoie de furnalele stelare pentru a sintetiza restul elementelor. Unele elemente de categorie mijlocie, aşa cum sunt carbonul şi oxigenul, sunt sintetizate în nucleele stelare pe măsură ce acestea îmbătrânesc. Altele sunt sintetizate în morţile stelare, aşa cum sunt supernovele sau în fuziunile violente ale stelelor neutronice.
Însă, pentru a se putea forma molecule complexe în cantităţi semnificative este nevoie de condiţii relativ dense şi de temperaturi mai scăzute, în mod ideal mai mici de câteva mii de grade Celsius.
“Apa este o moleculă foarte fragilă”, susţine astronomul Volker Bromm de la Universitatea Texas din Austin, care nu a participat la noul studiu. “Aşa că întrebarea care se pune este dacă existau condiţiile în care se putea forma atât de devreme în istoria Universului”.
Pentru a afla dacă a existat apă în copilăria Universului, Whalen şi colegii săi au desfăşurat simulări computerizate ale vieţii şi morţii primelor două generaţii de stele din Univers. Astronomii sunt de părere că primele stele erau mult mai masive şi aveau durate de viaţă mult mai mici decât cele din generaţiile ce au urmat şi din acest motiv echipa a simulat viaţa şi moartea unei stele de 13 mase solare şi a alteia de 200 de mase solare. La capătul scurtei lor vieţi, aceste stele uriaşe explodau ca supernove şi împrăştiau în Univers numeroase elemente chimice, inclusiv oxigen şi hidrogen.
Simulările au arătat că pe măsură ce câmpul de materie expulzată de supernovă s-a extins şi s-a răcit suficient, oxigenul a reacţionat cu hidrogenul şi cu dihidrogenul, rezultând apariţia vaporilor de apă în câmpurile de materie rezultată după producerea exploziilor.
Aceste procese chimice se desfăşurau lent, în condiţiile în care densitatea atomilor din regiunile exterioare ale câmpului de materie ejectat în explozia de tip supernovă era foarte mică. Această densitate scăzută însemna că era improbabil ca două elemente să se întâlnească şi să formeze o moleculă complexă într-un interval de timp relativ scurt.
Însă după câteva milioane de ani, sau zeci de milioane de ani în cazul stelelor mai mici, zonele centrale ale câmpurilor de rămăşiţe de după exploziile supernovelor au devenit suficient de reci pentru ca apa să se poată forma. Astfel apa a început să se acumuleze rapid, pentru că în acele zone ale norilor formaţi după explozii, densitatea particulelor era suficient de mare pentru ca atomii să se întâlnescă frecvent.
“Concentraţia apei în structurile dense reprezintă pentru mine ceva ce a schimbat jocul. Totalul masei de apă care se forma nu era atât de mare. Dar apa se concentrează foarte mult în nucleele dense, iar acestea sunt cele mai interesante structuri ale câmpului format după explozia unei supernove, pentru că acolo se pot coagula noi stele şi noi planete”, a explicat Whalen.
La încheierea simulărilor, supernova stelei mai mici a produs o masă de apă echivalentă cu o treime din totalul apei de pe Terra, în timp ce supernova stelei mai mari a creat apă cât pentru 330 de Terre. În principiu, conform lui Whalen, dacă o planetă se formează într-o zonă de densitate mai mare a câmpului de rămăşiţe rămas după explozia unei supernove mari, va fi o lume cu apă din abundenţă, la fel ca Pământul.
