El primer agua puede haberse formado sorprendentemente poco después del Big Bang

Las primeras moléculas de agua pueden haber formado solo 100 millones a 200 millones de años después del Big Bang, incluso antes de las primeras galaxias, iniciando un proceso que llevó a la vida en la Tierra … y posiblemente en otros lugares.

Poco después del Big Bang, la mayor parte del asunto en el universo era hidrógeno y helio, con solo trazas de otros elementos más ligeros, como el litio. Los elementos más pesados ​​como el oxígeno aún no existían, lo que hace imposible que se forme el agua.

Esos elementos iniciales se unieron en las primeras estrellas, que luego produjeron elementos más pesados ​​a través de fusión nuclear incluyendo, de manera crucial, oxígeno. Cuando estas estrellas llegaron al final de sus vidas, explotaron como supernovas, liberando estos elementos más pesados ​​y permitiendo que el oxígeno se mezcle y se combine con el hidrógeno preexistente para crear H₂O – agua.

Investigación previa ha demostrado que incluso las cantidades relativamente bajas de oxígeno producidas en las primeras estrellas podrían haber hecho moléculas de agua, pero hasta ahora nadie había simulado exactamente lo que sucedería cuando una estrella primordial fue supernova y cómo los elementos que liberó se mezclarían con el entorno cosmológico en el que se formó la estrella, dice, dice Daniel Whalen en la Universidad de Portsmouth en el Reino Unido. “Para hacer algo menos, realmente no sabes lo que está sucediendo”, dice.

Para investigar esto, Whalen y su equipo usaron modelos de computadora para simular el nacimiento y la muerte de las primeras estrellas en un contexto realista. Se cree que estas primeras estrellas variaron desde 13 veces más masivas que el sol hasta 200 veces más masiva, por lo que los investigadores modelaron ambos extremos.

Como era de esperar, las estrellas más grandes arrojaron más oxígeno, por lo que produjeron más agua, en forma de nubes de vapor sobre la masa de Júpiter, mientras que las estrellas más pequeñas produjeron una masa de agua de la Tierra, dice Whalen.

Dependiendo de la masa de la estrella, los investigadores encontraron que el agua tardó entre 3 millones y 90 millones de años en formarse después de las explosiones de supernovas, lo que significa que las primeras moléculas de agua formaron de 100 millones a 200 millones de años después del Big Bang.

Es importante destacar que el equipo descubrió que esta agua no se difundió simplemente en todo el cosmos. En cambio, la gravedad lo causó y otros elementos pesados ​​producidos por las primeras estrellas para agruparse. Eso a su vez significaba que estos grupos eran los lugares de reproducción para la segunda generación de estrellas, y tal vez los primeros planetas. “Ese fue un gran resultado”, dice Whalen.

“Esta idea de que el agua se formó incluso antes de que las galaxias generen básicamente décadas de pensamiento sobre cuándo la vida podría haber surgido por primera vez en el universo”, dice Whalen. Miembro del equipo Muhammad latif En la Universidad de los Emiratos Árabes Unidos dice que los investigadores ahora planean simular si el vapor de agua podría sobrevivir a la destrucción y la dura radiación de la formación de las primeras galaxias, lo que significa que esas primeras moléculas aún pueden existir, potencialmente incluso en la Tierra, hoy.

“La química de la vida tal como la conocemos requiere agua líquida, y que solo puede obtener en un planeta o algún objeto que tenga una superficie con una atmósfera”, dice Avi loeb en la Universidad de Harvard. Habría pasado mucho tiempo antes de que este primer vapor se hubiera condensado en agua líquida, pero la búsqueda de estrellas de segunda generación, y sus planetas, el uso de instrumentos como el telescopio espacial James Webb nos ayudará a comprender este proceso más y si estos planetas podrían haber sido habitables millones de años después del Big Bang, dice.