水的存在可能比我們意識到的要早得多

生命中最重要的靈丹妙藥可能是在 2 億年后形成的Big Bang，新的研究表明。人們認(rèn)為早期缺乏生產(chǎn)水的條件，因?yàn)?a>氧等較重的元素稀缺，但新的模擬表明嬰兒宇宙可能仍然潮濕。

來自英國樸茨茅斯大學(xué)的宇宙學(xué)家丹尼爾·惠倫 （Daniel Whalen） 及其同事使用早期宇宙參數(shù)虛擬再現(xiàn)了兩顆恒星的爆炸，并發(fā)現(xiàn)早在宇宙爆炸后 1 億年就已經(jīng)存在了制造水的方法。

下面的視頻展示了大爆炸中的氫、氦和鋰氣體聚結(jié)成第一批恒星，在它們爆炸死亡期間將氧等較重的元素釋放到宇宙中：

“我們的模擬表明，水存在于原始星系中，因?yàn)樗^早形成于它們的組成光暈中，”研究人員寫在他們的論文里.

今天，高金屬恒星的核心中含有大量的氧氣，但第一顆星星幾乎完全由氫氣和氦氣制成。這些早期的恒星可能燃燒得又熱又快，使天文學(xué)家很難捕捉到它們的蹤跡，但來自 JWST 的新數(shù)據(jù)可能剛剛揭示了第一個(gè)他們存在的直接證據(jù).

Whalen 和團(tuán)隊(duì)模擬了這些早期恒星的爆炸，其中一顆恒星的質(zhì)量是太陽的 13 倍，另一顆是太陽的 200 倍。

在虛擬超新星的第一秒內(nèi)，溫度和壓力足夠高，可以將更多的前恒星氣體融合成氧氣。在這場災(zāi)難之后，噴出的帶能氣體，延伸到 1,630 光年，開始冷卻。

快速冷卻的速度比材料聚結(jié)的速度要快，導(dǎo)致電離的氫分子配對，形成水的另一個(gè)關(guān)鍵成分：氫分子 （H₂).

當(dāng)這些粒子四處推擠時(shí)，特別是在超新星暈的較密集區(qū)域，氧氣與足夠的氫碰撞，使宇宙變得潮濕。

更重要的是，研究人員懷疑，這些密度更大的超新星殘余物團(tuán)塊，以及它們更高濃度的金屬，也可能成為下一代更重的元素填充恒星和未來行星形成的地點(diǎn)。

“較高的金屬含量......原則上，可能導(dǎo)致在具有低質(zhì)量恒星的原行星盤中形成巖石小行星，“Whalen 和團(tuán)隊(duì)說.

這意味著潛在的行星也可能藏有水。

研究人員解釋說，幾顆恒星也可能在同一區(qū)域一起形成。

“如果是這樣，可能會(huì)發(fā)生幾次超新星爆炸并在光暈中重疊，”Whalen 及其同事解釋.“幾次爆炸可能會(huì)產(chǎn)生更致密的核心，從而在暈中產(chǎn)生更多的水形成和集中位置。”

在暈氣體稀疏的區(qū)域，多次爆炸會(huì)破壞形成的水，但在密度較大的云核中，H₂O 具有更高的生存機(jī)會(huì)，這要?dú)w功于灰塵保護(hù)它免受輻射。

該團(tuán)隊(duì)的計(jì)算表明，最早的星系產(chǎn)生的水量可能只比我們今天在銀河系中看到的水量少十倍，這表明生命的主要成分之一在很久以前就已經(jīng)非常豐富了。

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然天文學(xué).

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