Умирая, первые звезды выбросили в космос тяжелые элементы, из которых сформировалось многообразие планет и жизнь, которую мы знаем. Для жизни нужна и вода. Ученые доказали, что первые сверхновые смогли насытить водой космос до образования первых галактик.
В научной работе, опубликованной сегодня в журнале Nature AstronomyВ ходе исследований учёные провели моделирование взрыва сверхновых звёзд. гипотетического населения III В расчётах использовались звёзды, в 13 и в 200 раз превышающие по массе Солнце. Такие параметры не случайно были выбраны — являются средними значениями для двух типов сверхновых.
Звезда массой от восьми до двадцати солнечных масс, излучающая свет в тринадцать раз ярче нашего Солнца, взрывается сверхновой вследствие коллапса ядра. При средней массе такая звезда существует около 12,2 миллионов лет и оставляет после себя примерно 0,8 солнечной массы тяжелых элементов, из которых приблизительно 0,051 солнечной массы — кислород.
Звезды массой 140-260 солнечных масс завершали свой жизненный путь гораздо более ярко и впечатляюще, взрывающимися. парно-нестабильными сверхновымиВ среднем такие звёзды прожили всего 2,6 миллиона лет, но выделили при этом 55 солнечных масс кислорода с общим весом тяжёлых элементов равным 113 солнечным массам.
Излучение звезд во время существования формировало вокруг них «кокон» из ионизированного водорода. Моделирование показало, что сверхновые не разрушали этот кокон и запускали быстрый процесс образования водорода-2 в нём. Главный компонент воды — водорода-2 образовался благодаря реакции кислорода от сверхновых с водородным окружением.
Вначале после взрыва сверхновой концентрация воды в окружении медленно повышалась, а затем резко ускорилась, увеличиваясь на несколько порядков величины. Самой высокой плотности вода достигала в плотной «ядре» остатка сверхновой, насыщенном тяжелыми элементами погибшей звезды. Такие «ядра», предположительно, были основным источником воды во множестве первых областей звездообразования.
Расчёты показали, что массовая доля воды в остатках вспышек сверхновых составляла до 10 процентов. -10Масса звёзд в этом галактическом скоплении меньше, чем во Млечном Пути сейчас, но это всего через 100-200 миллионов лет после Большого взрыва.
В протопланетном диске, образовавшемся из остатков парно-нестабильной сверхновой, воды должно было быть лишь в раз меньше, чем в Солнечной системе. При этом других элементов хватало для формирования планетезималей земного типа в потенциальной обитаемой зоне системы — и как следствие, планет с жидкой водой на поверхности. Возможно, такие древние миры удастся обнаружить во время будущих экзопланетных обзоров неба.
В модели авторов взрыв составил всего одну сверхновую в облаке. Первые звезды, возможно, не изолировались и области их взрыва могли пересекаться. При этом на границах областей молекулы воды разрушались, но плотные «ядра» остатков вспышек сверхновых непременно пережили соседство друг с другом.
Ученым нужно выяснить, могла ли вода пережить формирование первых галактик.
С одной стороны, молекулы должны были разложиться из-за химических реакций и излучения звезд. С другой — облака пыли могли защитить часть первичной воды.