Переворот в астрономии: Обитаемые планеты могли появиться раньше галактик

22 янв 2025, 11:26

Веками астрономия строилась на стройной картине: сначала родились галактики, а уже потом, из их звёздного «пепла», сформировались планеты. Это казалось логичным и неоспоримым. Но что, если эта последовательность была перевёрнута? Новое исследование, бросающее вызов устоявшимся представлениям, предполагает, что обитаемые планеты могли появиться на свет задолго до того, как сформировались первые галактики. Звучит как научная фантастика, но давайте попробуем разобраться.

Космический рассвет: до звёзд и галактик

Представьте себе Вселенную сразу после Большого взрыва. Никаких привычных нам элементов, только водород и гелий. Из них не построишь ни скалистую планету, ни что-либо подобное. Тяжелые элементы, необходимые для формирования планет, появились гораздо позже, благодаря звёздам. Именно в их недрах, в процессе термоядерного синтеза, водород и гелий превращаются в углерод, кислород, железо и другие «кирпичики» мироздания. Затем, звёзды, завершая свой жизненный цикл взрывами сверхновых, разбрасывают эти элементы по Вселенной, обогащая её. И только потом, как нам казалось, из этого «звёздного праха» начали формироваться планеты.

Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Первичные сверхновые: звёзды-пионеры

Новое исследование, вносит в эту картину серьёзные коррективы. Его авторы, во главе с Дэниелом Уэйленом, предполагают, что первыми звёздами во Вселенной были массивные гиганты, которые очень быстро проживали свою жизнь и взрывались как сверхновые парной нестабильности. Эти звёзды, известные как звёзды населения III, формировались в плотных облаках тёмной материи, где было достаточно молекулярного водорода. И вот тут начинается самое интересное.

Взрыв звезды и формирование плотного ядра. Сверхновая парной нестабильности (PI SN) показана через 0,7 млн лет после взрыва на изображении в 1 кпк (a). Остаточная область H II звезды видна как газ с температурой 2000 — 10000 K, окружающий выброшенное вещество. Ударная волна сверхновой достигает температуры в несколько 106 K, что согласуется с аналитическими приближениями (42), но она ограничена 105 K в (a), поскольку значения усреднены вдоль линии обзора в кубе. Плотное ядро показано через 3,0 млн лет после взрыва на изображении в 0,1 пк (b), когда оно достигло массы 35 M⊙ и коллапсировало до центральной плотности 6,0 ´ 1014 см-3. Цитирование: Daniel J. Whalen et al. arXiv:2501.08375 [astro-ph.GA] DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.08375
Автор: Daniel J. Whalen et al. Источник: arxiv.org

Взрыв, породивший миры

Согласно расчётам, после взрыва первичной сверхновой, газ в её окрестностях быстро охлаждался, причём, не только охлаждался, но и становился богаче тяжёлыми элементами, выброшенными при взрыве. Именно это быстрое охлаждение создавало условия для формирования новых звёзд, но уже меньших размеров. Вокруг них образовывались планетезимали, своеобразные «стройматериалы» для планет. Исследователи с помощью компьютерного моделирования показали, что эти планетезимали могли затем объединяться, формируя планеты, причём, планеты с запасами воды, сравнимыми с нашей Солнечной системой. И всё это, заметьте, происходило до того, как во Вселенной появились первые галактики!

Протопланетный диск. Распределения газа, пыли и планетезималей показаны через 39 тыс. лет после формирования протозвезды, соответственно, в (a) — (c), где b и c показывают центральные 4 а.е. диска. Зеленые пунктирные круги указывают на области, где вода может существовать в жидкой форме. Цветовые шкалы представлены в единицах log г см-2. Цитирование: Daniel J. Whalen et al. arXiv:2501.08375 [astro-ph.GA] DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.08375
Автор: Daniel J. Whalen et al. Источник: arxiv.org

Почему это важно?

Если эти результаты подтвердятся, это кардинально изменит наше понимание ранней Вселенной и её эволюции. Это означает, что условия для возникновения жизни могли сформироваться намного раньше, чем мы думали. Представьте, что обитаемые планеты могли существовать, когда вокруг не было ещё ни галактик, ни звёздных скоплений, только одинокие звёзды и их миры. Это открывает совершенно новые горизонты для поиска внеземной жизни и, возможно, объясняет, почему мы до сих пор не нашли её следов. Может быть, она просто зародилась в самых неожиданных местах и в самое неожиданное время.

Происхождение вспышек аккреции. Центральные 3 а.е. диска непосредственно перед (a, c и e) и во время (b, d и f) вспышки аккреции протозвезды. Строки сверху вниз показывают поверхностную плотность газа, температуру газа и турбулентную динамическую вязкость. Стрелка указывает на локальное возмущение плотности, которое вызывает вязкостное нагревание во внутреннем диске. Цитирование: Daniel J. Whalen et al. arXiv:2501.08375 [astro-ph.GA] DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2501.08375
Автор: Daniel J. Whalen et al. Источник: arxiv.org

Трудности и перспективы

Однако не всё так просто. Исследование основано на моделировании, а прямых наблюдений за первичными сверхновыми пока нет. Более того, сами эти звёзды были чрезвычайно массивными и жили очень недолго, а их взрывы происходили миллиарды лет назад и на огромных расстояниях от нас. Поймать их «отголоски» с помощью нынешних технологий крайне сложно.

Несмотря на эти трудности, данное исследование открывает новое направление для поиска и понимания. Авторы предлагают искать «вымершие миры» вокруг древних, бедных металлами звёзд нашей галактики. Если такие планеты будут найдены, это станет мощным подтверждением их гипотезы.

Будущее, открытое для переосмысления

Нельзя сказать наверняка, подтвердится ли эта теория, но она определённо заставляет нас пересмотреть привычные представления. Возможно, в самом начале своей истории Вселенная была куда более разнообразной и сложной, чем мы полагали. Изучение ранней Вселенной, первичных сверхновых и «забытых» планет — это захватывающее приключение, которое может привести нас к самым неожиданным открытиям. Возможно, именно там, в глубинах Космического рассвета, скрывается разгадка тайны зарождения жизни.

Опубликовано: Мировое обозрение Источник