La primera generación de estrellas en el universo podría haber producido cantidades significativas de agua tras la muerte, solo 100 millones a 200 millones de años después del Big Bang.
Se han observado previamente firmas de agua unos 780 millones de años después del Big Bang. Pero ahora, las simulaciones por computadora sugieren que esta condición esencial para la vida existía mucho antes de lo que pensaba los astrónomosInvestigadores Informe el 3 de marzo en Astronomía de la naturaleza.
“La sorpresa era que los ingredientes de la vida estaban en su lugar en densos núcleos de nubes [leftover after stellar deaths] Muy temprano después del Big Bang ”, dice el astrofísico Daniel Whalen de la Universidad de Portsmouth en Inglaterra.
Agua puede ser común hoy. Pero al principio, hace aproximadamente 13.8 mil millones de años, el universo era esencialmente solo hidrógeno, helio y un poco de litio. Tomó estrellas para hacer el resto. Algunos elementos de peso medio, como el carbono y el oxígeno, se fusionan dentro de las estrellas a medida que envejecen. Otros se forjan en muertes estelares, como Supernovas explosivas o el violento fusiones de estrellas de neutrones. Sin embargo, para que se formen moléculas más complejas en cantidades significativas, se necesitan condiciones relativamente densas y frías, idealmente menos de unos pocos miles de grados centígrados.
“El agua es una molécula bastante frágil”, dice el astrónomo Volker Bromm de la Universidad de Texas en Austin, quien no participó en la nueva investigación. “Entonces la captura es, ¿tenemos condiciones que pueden formarlo? [very early in the universe]? “
Para ver si podría haber habido agua en el universo infantil, Whalen y sus colegas realizaron simulaciones por computadora de las vidas y muertes de dos estrellas de primera generación. Debido a que los astrónomos piensan que las primeras estrellas eran mucho más grandes y tenían una vida útil más corta que las estrellas modernas, el equipo simuló una estrella con 13 veces la masa del sol y otras 200 veces la masa del sol. Al final de sus cortas vidas, estos gigantes explotaron como supernovas y arrojaron una lluvia de elementos, incluidos oxígeno e hidrógeno.
Las simulaciones mostraron que a medida que la materia expandida de las supernovas se expandió y se enfrió, el oxígeno reaccionó con hidrógeno y dihidrógeno, o dos átomos de hidrógeno unidos, para hacer vapor de agua en los halos de restos en crecimiento.
Este proceso químico continuó lentamente, ya que la densidad de los átomos en las regiones externas de las explosiones de supernova en expansión fue baja. Esta baja densidad significa que era poco probable que dos elementos se reunieran y se conectaran en escalas de tiempo cortas.
Pero después de unos pocos millones de años, o decenas de millones de años en el caso de la estrella más pequeña, los núcleos centrales polvorientos de los restos de supernova se habían enfriado lo suficiente como para que se formara agua. El agua comenzó a acumular rápidamente allí, ya que las densidades eran lo suficientemente altas para que los átomos se reunieran.
“[The water’s] Concentración en estructuras densas, que para mí es el cambio de juego ”, dice Whalen. “La masa general total de agua que se está formando, no es tanto. Pero se concentra realmente en los núcleos densos, y los núcleos densos son las estructuras más interesantes en el remanente, porque ahí es donde pueden formarse nuevas estrellas y planetas “.
Al final de las simulaciones, la supernova más pequeña produjo una masa de agua equivalente a un tercio de la masa total de la Tierra, mientras que la más grande creó suficiente agua para igualar 330 tierras. En principio, dice Whalen, si un planeta se formara en un núcleo sobrante de la supernova más grande, podría ser un mundo del agua como el nuestro.
“Parece haber una indicación de que el universo en su conjunto puede haber sido habitable, si lo desea, ya muy temprano”, dice Bromm. Pero el agua no te lleva hasta la vida, agrega. “Entonces empiezas a hacer la pregunta, [how early] ¿Puedes combinar carbono con hidrógeno para obtener las moléculas de la vida?