Первые обитаемые миры образовались еще до первых галактик

18.01.2025 11:30    399


До недавнего времени считалось, что в первые сотни миллионов лет Вселенная была «пустой и безвидной»: в темном пространстве еще не было звезд, не то что их планет. Постепенно картина меняется, а новое исследование показало, что уже в первые несколько миллионов лет после Большого взрыва начали появляться первые планеты. Это серьезно отодвигает дату возможной жизни в прошлое.

Традиционное видение эволюции Вселенной в последние годы — особенно из-за наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» — дало множественные трещины, а излучение поглощалось еще не ионизированным межзвездным газом, оказалось несовместимым с реальностью. Даже через 300 миллионов лет после начала истории Вселенной галактики уже полностью наблюдаются.

Но остается вопрос: когда начали формироваться классические планетные системы, то есть не просто звезды, составляющие галактики, а такие, вблизи которых возможна жизнь? Первые звезды почти не имели тяжелых элементов, поскольку они еще наработались в недрах сверхновых (ведь до первых звезд первых сверхновых просто не было). Без трудных элементов формирования планет и протопланетных дисков малореально. Как минимум о каменистых планетах речь точно не шла: без тяжелых элементов нельзя создать планету, состоящую из тяжелых элементов типа нашей Земли.

Авторы нового исследования, с которым можно ознакомиться на сервере препринтов Корнеллского университета, решили смоделировать, как именно обстояли дела с образованием планет в ранней Вселенной. В частности, они смоделировали скорость эволюции парно-нестабильных сверхновых и их влияние на окружающую среду.

Последние новости:  Археологи раскопали на стройплощадке руины римской базилики, которой 2000 лет

Парно-нестабильными сверхновыми называют особо массивные звезды — от 130 и более раз «труднее» Солнца, — вспыхивающие сверхновыми по необычному механизму. Когда светило так мощно, в его недрах суммарная энергия термоядерных реакций добивается больших величин, создавая массивное гамма-излучение. Оно так сильно, что образует пары электронов и позитронов.

Такой процесс запускается, когда фотон очень высокой энергии находится в специфических условиях: например, в поле заряженной массивной частицы или ядра атома. При этом «из ничего» (но на самом деле из энергии фотона) возникает пара «доля — античастица», где роль частицы играет электрон, а античастицы — позитрон (античастица электрона).




Процесс рождения пар может быть лавинным, и пока он идет, давление, оказываемое гамма-излучением из ядра на внешние слои звезды, резко снижается. При этом давление наружных слоев светила на внутренние не уменьшается. Следовательно, баланс давления между внутренними и внешними слоями нарушается. Звезда частично коллапсирует, что серьезно повышает температуру и давление внутри ее ядра.

Последние новости:  Расширение Вселенной может следовать скрытой схеме

При этом могут быть термоядерные реакции, которые в норме энергетически невозможны. в ядре звезды так много, что там идет массовая наработка такого тяжелого элемента, как железо.

Важное отличие такого взрыва сверхнового от обычного в том, что из-за очень высоких энергий все вещество звезды выбрасывается в окружающее пространство. Никакая нейтронная звезда или черная дыра не образуется: вся сверхновая разрушается без остатка.

Обычные звезды нашей эры так вспыхнуть не могут. Во-первых, им не хватит массы (сегодня такие массивные светила просто не образуются). Во-вторых, для этого нужно, чтобы в звезде почти не было элементов тяжелее гелия. В современной Вселенной просто нет сырья для звезд, столь бедными элементами тяжелее гелия. 13,5 миллиарда лет назад и более тяжелых элементов почти не было, поэтому первое поколение звезд могло нередко взрываться именно таким образом.

Авторы новой работы рассчитали эволюцию таких звезд и ее влияние на близкую к ней межзвездную среду ранней Вселенной. порождает в окружающем газе серьезную нестабильность. Газ «комкуется» взрывной волной настолько, что в нем возникают протозвездные облака массой до одной солнечной.

Последние новости:  Эта гигантская космическая структура может искажать нашу Вселенную

Что важно, в этих облаках достаточно не только газа, но и пыли тяжелых элементов, из которых уже может образоваться и планетезималь – тело, образующееся из космической пыли, которое потом служит «кирпичом» для строительства планет. может достигать пяти масс Земли. Это не слишком много по меркам современных планетных систем, но все же. достаточно образования каменистой планеты земной массы.

Расчеты астрономов показали, что такие системы будут иметь центральную звезду с массой до 0,7 солнечной. В диапазоне орбит 0,46-1,66 астрономической единицы (одна такая единица равна расстоянию от Земли до Солнца) должно быть достаточно воды для формирования планеты, способной обладать океанами.

Из всего этого ученые заключили, что первые населенные планеты могли образоваться уже в первые 200 миллионов лет истории Вселенной. Они могли возникнуть еще до появления даже самых древних галактик. Причем подобные планеты можно обнаружить в ближайшие годы за счет изучения старейших из известных звезд нашей Галактики.


portaltele.com.ua