Tout le monde sait qu’il y a de l’eau dans l’univers, mais vous pourriez être surpris d’apprendre qu’elle est apparue bien plus tôt que prévu, en particulier à l’approche du Big Bang.
Quand la vie telle que nous la connaissons est-elle apparue pour la première fois dans l’univers ?
Nous ne le savons pas avec certitude, mais la réponse est étroitement liée au moment où l'eau est apparue pour la première fois dans l'univers - et de nouvelles simulations suggèrent que la première génération d'étoiles qui a contribué à former cette eau source de vie est apparue seulement 100 à 200 millions d'années après le Big Bang. Cela repousse les estimations précédentes de plus de 500 millions d’années.
Les résultats suggèrent que si une partie de cette eau primitive a survécu au chaos « chaud » de la formation des premières galaxies, elle aurait pu être absorbée par les planètes nouveau-nées, conduisant potentiellement à des mondes habitables avec de l'eau abondante quelques centaines de millions d'années seulement après le Big Bang. Tout cela a à voir avec l’histoire de la façon dont la vie aurait pu commencer dans l’univers.
Des observations antérieures du Grand Réseau Millimétrique/Submillimétrique d'Atacama (ALMA) au Chili ont montré que l'eau existait environ 780 millions d'années après le Big Bang, lorsque le jeune univers était rempli d'hydrogène léger et d'hélium ainsi que de petites quantités de lithium. Ces éléments ont formé la première génération d’étoiles, connues des astronomes sous le nom d’étoiles de population III, qui étaient très massives – des dizaines, voire des centaines de fois la masse de notre soleil – et avaient une durée de vie considérable avant de mourir en supernovae. De nombreux éléments lourds de l'univers, dont l'oxygène, se forment à l'intérieur de ces étoiles par des réactions nucléaires et sont distribués dans l'espace lorsqu'elles meurent, où ils sont ensuite incorporés dans la génération suivante d'étoiles.
Pour déterminer quand l’eau s’est formée pour la première fois dans l’univers, l’équipe a utilisé des modèles numériques pour suivre la vie de deux étoiles de première génération : l’une 13 fois plus massive que notre Soleil et l’autre 200 fois plus massive. La plus petite étoile virtuelle a existé pendant 12,2 millions d'années avant de mourir dans une explosion de supernova, libérant environ 0,051 masse solaire (près de 17 000 masses terrestres) d'oxygène dans l'espace environnant. L'étoile simulée, plus grande, a brûlé son carburant pendant seulement 2,6 millions d'années avant de connaître sa fin explosive, libérant 55 millions de masses solaires (plus de 18 millions de masses terrestres) dans l'espace.
Les simulations montrent que lorsque les ondes de choc de chaque supernova rayonnent vers l’extérieur, les fluctuations turbulentes de densité créent des ondulations qui provoquent la condensation d’une partie du gaz en amas denses. Ces amas résiduels, enrichis en métaux, dont l'oxygène éjecté par les supernovae, étaient probablement des sites privilégiés pour la formation de l'eau dans tout l'univers primitif.
Située dans les parties les plus denses du nuage, l’eau serait protégée de la destruction par les radiations intenses des étoiles proches. Cependant, l’équipe a considéré le cas le plus simple où une seule étoile se forme dans chaque amas, alors que les simulations théoriques suggèrent que les systèmes stellaires multiples sont la norme ; Plus de la moitié des étoiles du ciel ont une ou plusieurs étoiles sœurs. Des étoiles plus proches signifieraient des amas plus denses et riches en eau, mais aussi plus de rayonnement.
Ce sont les premières questions auxquelles les scientifiques de l’espace tentent de répondre, mais ils ont besoin de plus de personnes pour approfondir ce sujet et l’explorer plus en détail.
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