Как быстро после Большого взрыва могла появиться вода? Очевидно, не сразу, поскольку молекулы воды содержат кислород, а кислород мог сформироваться лишь внутри первых звезд. Затем этот кислород рассеялся по Вселенной и начал объединяться с водородом в значительных количествах. В новой теоретической работе утверждается, что, несмотря на эти сложности, водяные пары могли присутствовать во Вселенной в «карманах» пространства спустя всего лишь один миллиард лет после Большого взрыва в таких же количествах, как в настоящее время.
«Мы взглянули на химический состав молодых молекулярных облаков, в которых содержится в тысячу раз меньше кислорода, чем в нашем Солнце. К нашему удивлению, мы обнаружили, что в них может содержаться настолько же много паров воды, как в нашей собственной галактике», — говорит астрофизик Ави Лоэб из Гарвард-Смитсоновского астрофизического центра, США.
В ранней Вселенной находилось чрезвычайно мало химических элементов тяжелее водорода и гелия. Считается, что звезды первого поколения были массивными и короткоживущими. В этих звездах сформировались элементы, подобные кислороду, которые затем были рассеяны по Вселенной посредством звездных ветров и взрывов сверхновых. Это привело к появлению «островков» из газа, обогащенного тяжелыми элементами. Однако даже в веществе таких «островков» содержалось намного меньше кислорода, чем в газе Млечного пути в настоящее время.
Команда изучила химические реакции, которые могли привести к образованию воды в условиях, поддерживающихся в молекулярных облаках ранней Вселенной, то есть при наличии относительно небольших количеств кислорода. Исследователи обнаружили, что при температурах порядка 300 Кельвинов в газовой фазе могли формироваться значительные количества паров воды, несмотря на относительный недостаток одного из исходных реагентов.
«Такие температуры были вероятнее в то время, поскольку Вселенная была теплее, чем сегодня, и газ не мог эффективно охлаждаться», — объясняет главный автор исследования, доктор философии Шмуэль Бьяли из Тель-Авивского университета, Израиль.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение