Вода способна формироваться во вселенной и без тяжелых элементов

Как быстро могла образоваться вода после Большого взрыва? Точно не сразу, поскольку сначала должны были сформироваться в первых звездах молекулы воды, содержащие кислород и водород.

Затем кислород должен был рассеяться и объединиться с водородом в значительных объемах. Новая теоретическая работа показала, что, несмотря на все эти сложности, водного пара в космосе спустя миллиард лет (сравнительно небольшой период по астрономическим меркам) после Большого взрыва было едва ли намного меньше, чем сегодня.

«Мы проанализировали химию молодых молекулярных облаков, содержащих в тысячи раз меньше водорода, чем наше Солнце. К нашему удивлению, мы обнаружили, что водяного пара можно получить не меньше, чем в нашей галактике», заявил астрофизик Эви Лоеб из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра.

В ранней вселенной наблюдалась нехватка элементов тяжелее гелия и водорода. Считается, что первое поколение звезд было массивным и недолговечным. Те звезды произвели такие элементы как кислород, которые затем распространились посредством звездных ветров и взрывов сверхновых. Это привело к облакам газа, обогащенным тяжелыми элементами. И все же даже эти облака содержали намного меньше кислорода, чем газ в Млечном Пути сегодня.

Ученые исследовали химические реакции, которые могли привести к формированию воды в бедной кислородом среде ранних молекулярных облаков. Выяснилось, что при температуре примерно 80 градусов по Фаренгейту (300 по Кельвину) много воды могло сформироваться в газовой фазе, несмотря на относительную нехватку материалов.

«Температуры вероятны, поскольку в те времена вселенная была теплей, чем сегодня, и газ не мог охлаждаться эффективно», пояснил ведущий автор Шмуэль Бьяли из Тель-авивского университета.

Хотя ультрафиолетовый свет звезд разрушил бы молекулы воды, спустя сотни миллионов лет равновесие может быть достигнуто между формированием и разрушением воды. Команда обнаружила, что равновесие подобно уровням водяного пара, замеченным в локальной вселенной.

«В газовой фазе можно получить очень много воды даже без тяжелых элементов», добавил Бьяли.

Ученые подсчитали, сколько воды может содержаться в газовой фазе в молекулярных облаках, которые сформировали последующие поколения звезд и планет. При этом не учитывается, сколько воды существовало бы в ледяной форме (доминирующая форма в нашей галактике) или какая доля от общего объема воды могла бы включаться в новые планетарные системы.