Wann ist das Leben, wie wir es wissen, zum ersten Mal im Universum aufgetaucht?
Wir wissen es nicht genau, aber die Antwort ist untrennbar mit dem Moment verbunden, in dem Wasser zum ersten Mal im Kosmos zustande kam-und neue Simulationen legen nahe, dass die allererste Generation von Sternen dazu beigetragen hat, ein solches lebensspendendes Wasser zu bilden, nur 100 bis 200 Millionen Jahre nach dem Urknall. Dies treibt frühere Schätzungen um mehr als 500 Millionen Jahre zurück.
“Wir waren überrascht, dass sich Wasser tatsächlich so früh bilden konnte-noch vor der Geburt der ersten Galaxien”, sagte Co-Authorin Muhammad Latif von der Vereinigten Arabischen Emirates University gegenüber Space.com. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein Teil dieses anfänglichen Wasserreservoirs das hitzige Chaos der frühen Galaxienbildung überlebte, es in Neugeborenen-Planeten hätte aufgenommen werden können, was möglicherweise zu bewohnbaren, wasserreichen Welten nur ein paar hundert Millionen Jahre nach dem Urknall führt. “Es ist alles mit der Geschichte verbunden, wie frühes Leben im Universum beginnen kann”, sagte Latif.
Frühere Beobachtungen aus dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (Alma) in Chile deuteten darauf hin, dass Wasser etwa 780 Millionen Jahre nach dem Urknall existierte, als das junge Universum zusammen mit kleinen Mengen an Lithium voller leichtes Wasserstoff und Helium war. Diese Elemente bildeten die erste Generation von Sternen, die den Astronomen als Population III -Sterne bekannt waren, die enorm waren – bis zu Dutzenden oder sogar hunderten Massen der Masse unserer Sonne – und lebten besonders kurz, bevor sie als Supernovas starben. Viele der schwereren Elemente des Universums, einschließlich Sauerstoff, wurden durch Kernreaktionen in diese Sterne geschmiedet und nach ihrem Tod in den Weltraum abgegeben, wo sie später in die nächste Generation von Sternen aufgenommen wurden.
Um festzustellen, wann Wasser zum ersten Mal im Universum gebildet wurde, verwendeten Latif und seine Kollegen numerische Modelle, um die Lebenszyklen zweier Sterne der ersten Generation zu verfolgen: Der eine war 13-mal schwerer als unsere Sonne, und der andere war 200-mal schwerer als unser Stern. Der kleinere virtuelle Stern lebte 12,2 Millionen Jahre, bevor er in einer explosiven Supernova starb und etwa 0,051 Sonnenmassen Sauerstoff (fast 17.000 Erdmassen) in seinen umgebenden Raum steckte. Der größere simulierte Stern brannte in nur 2,6 Millionen Jahren seinen Treibstoff durch, bevor er sein eigenes explosives Ende traf und satte 55 Sonnenmassen Sauerstoff (mehr als 18 Millionen Erdmassen) in den Weltraum duschte.
Die Simulationen zeigten, dass als Stoßwellen aus jeder Supernova nach außen strahlten, turbulente Dichteschwankungen erzeugten Wellen, die dazu führten, dass ein Teil des Gases in dichte Klumpen zusammenbricht. Diese übrig gebliebenen Klumpen, die von Metallen einschließlich von Supernovas ausgeworfen wurden, waren wahrscheinlich die primären Stellen, an denen Wasser im frühen Universum gebildet wurde.
Das Wasser wäre in dichteren Teilen der Wolken eingebettet und wäre durch harte Strahlung von nahe gelegenen Sternen geschützt worden, sagte Latif. Sein Team betrachtete jedoch den einfachsten Fall, dass in jedem Klumpen nur ein Stern gebildet wurde, während theoretische Simulationen darauf hindeuten, dass mehrere Sternensysteme die Norm sind. Mehr als die Hälfte aller Sterne am Himmel hat einen oder mehrere Geschwister. Mehrere Sterne in der Nähe würden dichtere, wassergerechte Klumpen bedeuten, aber auch viel mehr Strahlung, was “ein paar Dinge verändern könnte, aber wir erwarten immer noch, dass Wasser überleben wird”, sagte Latif. “Dies sind die ersten Fragen, die wir zu beantworten versuchten, aber wir brauchen mehr Leute, um an diesem Thema zu arbeiten und dies genauer zu erkunden.”
Follow-up-Simulationen seines Teams deuten darauf hin, dass diese Wasserhärmeklumpen auch günstige Orte für bewohnbare Welten sind, um zu verschmelzen. Ob Wasser in diesen Klumpen durch Milliarden Jahre kosmischer Evolution bestehen könnte, und wenn ja, wie, wie, ist noch nicht vollständig verstanden. Eine führende Theorie deutet darauf hin, dass Kometen möglicherweise Wasser auf die Erde geliefert haben, aber es wird nicht erwartet, dass solche eisigen Transporter aus dem frühen Universum die harten Bedingungen der Epoche der Reionisierung überlebt haben, sagte Latif und bezog sich auf eine Zeit etwa 400.000 Jahre nach dem Urknall, als der Urknall der Ionisation Ultraviolet Light aus dem ersten Sternen und dem Liften der ursprünglichen Kosmik -Fog -Fog -Fog -Fog -Fog -Fog. Die Forscher schließen jedoch noch nicht die Möglichkeit aus, dass zumindest ein Teil des Wassers auf der Erde ursprünglich ursprünglich sein kann.
Die Bevölkerungsgruppen von wasserreichen Planeten im frühen Universum würden schwache Emissionen schaffen, sagte Latif, die möglicherweise im kommenden Jahrzehnt von Alma oder dem bevorstehenden Quadratkilometer-Array in Australien und Südafrika erkannt werden könnten. Wenn solche Emissionen tatsächlich beobachtet werden, wäre es ein “Game Changer”, sagte er, dass es innerhalb von nur ein paar hundert Millionen Jahren nach dem Urknall das Paradigma des Ursprungs des Lebens auf nur ein paar hundert Millionen Jahre verlagern würde.
“Es eröffnet eine ganz neue Forschungslinie.”
Die Studie wurde am Montag (3. März) in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.
