Первые сверхновые могли насытить раннюю Вселенную водой

Вода — одна из самых распространённых молекул во Вселенной. Она состоит из одного атома кислорода и двух атомов водорода. Водород образовался в результате Большого взрыва, а кислород синтезируется в ядрах массивных звёзд в ходе CNO-цикла.

Согласно традиционным представлениям, обилие кислорода (и, соответственно, воды) во Вселенной постепенно увеличивалось с каждым поколением звёзд. Однако новое исследование, размещённое на сервере препринтов arXiv, предполагает, что это не так.

Звёзды астрономы классифицируют по возрасту и металличности (где «металлы» — все элементы тяжелее водорода и гелия):

• Население I — самые молодые и богатые металлами звёзды (например, Солнце).
• Население II — более старые звёзды с меньшей металличностью.
• Население III — первые звёзды во Вселенной, состоявшие только из водорода и гелия.

Авторы работы смоделировали взрывы ранних звёзд малой (13 солнечных масс) и большой (200 солнечных масс) массы. Массивные звёзды были первыми, сформировавшимися из первичных облаков, а менее массивные — первыми звёздами в ранних звёздных яслях.

• Меньшие звёзды взрывались как обычные сверхновые.
• Массивные звёзды заканчивали жизнь как яркие парно-неустойчивые сверхновые.

Согласно моделированию, эти взрывы значительно обогатили окружающую среду водой. Молекулярные облака, сформировавшиеся из остатков таких звёзд, содержали в 10–30 раз большую долю воды, чем современные диффузные молекулярные облака в Млечном Пути.

Исследователи делают вывод, что уже через 100–200 миллионов лет после Большого взрыва в молекулярных облаках было достаточно воды и других элементов для потенциального возникновения жизни.

Вопрос о том, могла ли жизнь действительно появиться так рано, остаётся открытым. Кроме того, ионизация и другие астрофизические процессы могли разрушать эти молекулы. Возможно, вода была обильна в ранней Вселенной, затем наступил «сухой» период, и лишь звёзды Населения II и I сформировали современный уровень воды. Но значительная часть воды вокруг нас может происходить от самых первых звёзд.