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 cantități semnificative de apă, transmite Science News care preia un raport publicat luni în revista Nature Astronomy, transmite Agerpres.
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 condiție esențială a vieții a existat mult mai devreme decât credeau astronomii, conform noului studiu.
„Surpriza a fost că ingredientele pentru viață erau toate prezente în zonele centrale, cu densitate ridicată ale norilor de materie rezultați în urma exploziilor primelor stele la atât de puțin timp după Big Bang”, a comentat astrofizicianul Daniel Whalen de la Universitatea din Portsmouth, Anglia.
Apa este o prezență 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 și puțin litiu. A fost nevoie de furnalele stelare pentru a sintetiza restul elementelor. Unele elemente de categorie mijlocie, așa cum sunt carbonul și oxigenul, sunt sintetizate în nucleele stelare pe măsură ce acestea îmbătrânesc. Altele sunt sintetizate în morțile stelare, așa cum sunt supernovele sau în fuziunile violente ale stelelor neutronice.
Însă, pentru a se putea forma molecule complexe în cantități semnificative este nevoie de condiții relativ dense și de temperaturi mai scăzute, în mod ideal mai mici de câteva mii de grade Celsius.
„Apa este o moleculă foarte fragilă”, susține astronomul Volker Bromm de la Universitatea Texas din Austin, care nu a participat la noul studiu. „Așa că întrebarea care se pune este dacă existau condițiile în care se putea forma atât de devreme în istoria Universului”.
Pentru a afla dacă a existat apă în copilăria Universului, Whalen și colegii săi au desfășurat simulări computerizate ale vieții și morții primelor două generații de stele din Univers. Astronomii sunt de părere că primele stele erau mult mai masive și aveau durate de viață mult mai mici decât cele din generațiile ce au urmat și din acest motiv echipa a simulat viața și moartea unei stele de 13 mase solare și a alteia de 200 de mase solare. La capătul scurtei lor vieți, aceste stele uriașe explodau ca supernove și împrăștiau în Univers numeroase elemente chimice, inclusiv oxigen și hidrogen.
Simulările au arătat că pe măsură ce câmpul de materie expulzată de supernovă s-a extins și s-a răcit suficient, oxigenul a reacționat cu hidrogenul și cu dihidrogenul, rezultând apariția vaporilor de apă în câmpurile de materie rezultate după producerea exploziilor.
Aceste procese chimice se desfășurau lent, în condițiile 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 și 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 rămășițe 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 formați după explozii, densitatea particulelor era suficient de mare pentru ca atomii să se întâlnească frecvent.
„Concentrația 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 și 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 rămășițe rămas după explozia unei supernove mari, va fi o lume cu apă din abundență, la fel ca Pământul.
