Современные наблюдения космического телескопа «Джеймс Уэбб» кардинально изменили наше представление об эволюции Вселенной. Теория о существовании Темных веков — периода без звезд, длившегося около полумиллиарда лет после Большого взрыва, оказалась неверной. Удивительное открытие показало, что галактики существовали уже спустя 300 миллионов лет после рождения Вселенной.
Исследователи задались интригующим вопросом: в какой момент начали появляться планетные системы, способные поддерживать жизнь? Первые звезды содержали минимум тяжелых элементов, поскольку те еще не успели синтезироваться в недрах сверхновых. Без достаточного количества тяжелых элементов формирование каменистых планет, подобных Земле, казалось маловероятным.
Группа ученых провела масштабное моделирование процессов образования планет в ранней Вселенной, уделив особое внимание парно-нестабильным сверхновым и их влиянию на космическую среду. Эти уникальные объекты представляют собой гигантские звезды, превышающие массу Солнца в 130 и более раз, которые взрываются по особому сценарию.
В недрах таких колоссальных звезд происходят мощнейшие термоядерные реакции, порождающие интенсивное гамма-излучение. Его энергии достаточно для создания электрон-позитронных пар. Этот захватывающий процесс запускается, когда высокоэнергетический фотон оказывается вблизи массивной заряженной частицы или атомного ядра.
Образование частиц может принять лавинообразный характер, что приводит к резкому падению давления гамма-излучения на внешние слои звезды. Возникающий дисбаланс давления вызывает частичный коллапс светила, существенно повышая температуру и давление в его ядре.
В таких экстремальных условиях становятся возможными термоядерные реакции, недостижимые в обычных звездах. Если типичные звезды останавливаются на синтезе углерода, кислорода или неона, то при парной нестабильности энергии достаточно для массового производства железа.
Особенность таких сверхновых заключается в полном рассеивании звездного вещества в космическом пространстве. После взрыва не остается ни нейтронной звезды, ни черной дыры — звезда полностью разрушается.
Современные звезды не способны к такому сценарию из-за недостаточной массы и высокого содержания тяжелых элементов. Однако 13,5 миллиардов лет назад, когда Вселенная была бедна тяжелыми элементами, первое поколение звезд часто завершало жизнь подобным образом.
Компьютерное моделирование показало удивительные результаты: после взрыва таких сверхновых концентрация тяжелых элементов в окружающем пространстве могла превышать солнечные показатели. Взрывная волна создавала условия для формирования протозвездных облаков массой до одного Солнца.
В этих облаках содержалось достаточно тяжелых элементов для образования планетезималей — космических тел, служащих основой для формирования планет. Суммарная масса планетезималей могла достигать пяти земных масс, что вполне достаточно для создания планеты земного типа.
Исследователи определили, что такие системы формировались вокруг звезд массой до 0,7 солнечной. На расстоянии от 0,46 до 1,66 астрономических единиц от звезды могли существовать условия для формирования планет с океанами.
Результаты исследования открывают захватывающую перспективу: первые пригодные для жизни планеты могли появиться всего через 200 миллионов лет после Большого взрыва, опередив формирование древнейших галактик. В ближайшие годы астрономы надеются обнаружить следы таких планет, изучая старейшие звезды нашей Галактики.
Источник: naked-science.ru
