Phát hiện mới tiết lộ nước từng tràn ngập trong vũ trụ thuở sơ khai

Nước rất cần cho sự sống. Mọi sinh vật sống trên Trái Đất đều có chứa nước bên trong. Trái Đất có sự sống phong phú bởi đây đây là một hành tinh dồi dào nước. Sự kết nối cơ bản giữa nước và sự sống một phần là do những đặc điểm đáng chú ý của nước nhưng một phần là do nước là một trong những phân tử có nhiều nhất trong vũ trụ.

Được tạo thành từ một nguyên tử oxy và 2 nguyên tử hyro, cấu trúc của nước đơn giản mà mạnh mẽ. Hydro đến từ vụ nổ Big Bang và cho đến nay vẫn là nguyên tố phổ biến nhất. Oxy được tạo thành trong lõi của các ngôi sao lớn, cùng với carbon và nitơ, như một phần của chu trình CNO (một trong hai chuỗi phản ứng nhiệt hạch mà các ngôi sao chuyển hydro và heli – ND).

– Ảnh minh họa: ESO/M. Kornmesser.

Do nguồn gốc của nó mà chúng ta thường nghĩ rằng oxy (và nước) tăng lên theo thời gian. Từ những ngôi sao đầu tiên cho đến nay, mỗi thế hệ tồn tại trong vũ trụ đều nhả oxy vào không gian trong những khoảnh khắc hấp hối của nó. Vì vậy, trong khi nước rất hiếm trong vũ trụ thuở sơ khai thì hiện nay nó lại tương đối phổ biến. Tuy nhiên, một nghiên cứu mới cho thấy điều đó không đúng.

Các nhà thiên văn học phân loại các ngôi sao thành các quần thể, tùy thuộc vào tuổi và mức độ chứa kim loại của chúng, trong đó, kim loại là bất kỳ nguyên tố nào khác ngoài hydro và heli. Những ngôi sao trẻ nhất và giàu kim loại nhất, chẳng hạn như Mặt trời được gọi là Quần thể I. Những ngôi sao già hơn và ít kim loại hơn là Quần thể II. Những ngôi sao già nhất và là những ngôi sao đầu tiên xuất hiện trong vũ trụ được gọi là Quần thể III.

Mặc dù chúng ta chưa quan sát trực tiếp các ngôi sao Quần thể III nhưng chúng chính là những ngôi sao khổng lồ được tạo thành hoàn toàn từ hydro và heli. Những hạt giống đầu tiên của mọi thứ mà chúng ta thấy quanh mình, từ đại dương đến cây cối cho đến những người bạn yêu thương đều được hình thành bên trong những ngôi sao đầu tiên này. Một nghiên cứu mới được đăng tải trên arXiv cho rằng các ngôi sao Quần thể III từng tràn ngập nước trong vũ trụ.

Trong nghiên cứu của mình, đội ngũ các nhà nghiên cứu đã mô phỏng các vụ nổ của các ngôi sao thuở sơ khai, từ những ngôi sao nhỏ có khối lượng gấp 13 lần Mặt trời đến những ngôi sao lớn gấp 200 lần Mặt trời. Những ngôi sao lớn sẽ là những ngôi sao đầu tiên hình thành từ các đám mây nguyên thủy, trong khi các ngôi sao nhỏ sẽ là những ngôi sao đầu tiên hình thành trong những vườn ươm sao sơ khai. Khi các ngôi sao nhỏ chết, chúng phát nổ dưới dạng siêu tân tinh điển hình nhưng khi các ngôi sao lớn chết, chúng phát nổ dưới sạng siêu tân tinh bất ổn định

Dựa trên các mô phỏng, những ngôi sao này sẽ làm giàu môi trường bằng rất nhiều nước. Các đám mây phân tử hình thành từ tàn dư của những ngôi sao này có hàm lượng nước gấp 10-30 lần so với các đám mây phân tử khuếch tán được thấy trong Dải Ngân Hà ngày nay. Dựa trên điều này, nhóm nghiên cứu lập luận rằng vào khoảng 100 đến 200 triệu năm sau Vụ nổ lớn, đã có đủ nước và các nguyên tố khác trong các đám mây phân tử để sự sống hình thành.

Liệu sự sống có thực sự xuất hiện trong vũ trụ sớm như vậy hay không vẫn là một câu hỏi chưa có lời giải đáp. Ngoài ra, có một thực tế là trong khi nước hình thành từ sớm thì quá trình ion hóa và các quá trình vật lý thiên văn khác có thể đã phá vỡ nhiều phân tử nước này. Nước có thể đã dồi dào từ sớm nhưng vũ trụ đã bước vào giai đoạn khô hạn trước khi các ngôi sao Quần thể II và Quần thể I tạo ra mức độ nước mà chúng ta thấy ngày nay. Tuy nhiên, có thể rất nhiều nước đã tồn tại quanh ta từ những ngôi sao đầu tiên.

Theo vov.vn