В ранней Вселенной было больше углерода, чем думали ранее ученые

Новое исследование показало, что в галактике, возникшей всего через 350 миллионов лет после Большого взрыва, присутствует значительное количество углерода. Это открытие ставит под сомнение наши существующие модели формирования звезд и галактик, и, возможно, проливает свет на самую раннюю историю жизни во Вселенной.

Фото из открытых источников

«Мы привыкли думать, что углерод начал образовываться в больших количествах лишь через миллиард лет после Большого взрыва», – говорит профессор Роберто Майолино из Института Кавли. «Однако наше новое исследование показывает, что он появился гораздо раньше, возможно, даже являясь самым ранним «металлом» в космосе».

Астрономы называют «металлом» любой элемент тяжелее водорода или гелия. Углерод, один из основных строительных блоков жизни на Земле, также играет ключевую роль в формировании планетных систем. Он накапливается в протопланетных дисках вокруг звезд, создавая условия для рождения планет, лун и астероидов.

Исследователи ожидали увидеть углерод в ранней Вселенной, но не в таких больших количествах. В эпоху «Космического рассвета», когда появились первые звезды (звезды населения III), Вселенная состояла в основном из водорода и гелия. Более тяжелые элементы, такие как углерод, формировались внутри звезд и выбрасывались в космос при их гибели.

Исследуемая галактика, известная как GS-z12, состоит в основном из звезд второго поколения, образовавшихся из остатков сверхновых звезд населения III.

«Мы были удивлены, обнаружив углерод в таких количествах», – говорит Майолино. «Мы думали, что он появился намного позже, но его присутствие на ранней стадии говорит нам о том, что первые звезды могли функционировать совершенно иначе, чем мы предполагали».

Телескоп Джеймс Уэбб (JWST) использовал свой спектрограф ближнего инфракрасного диапазона, чтобы разделить свет, исходящий от галактики GS-z12, на составные части. Спектроскопия позволила исследователям выявить наличие углерода, а также более слабые сигналы неона и кислорода.

Ученым пока не понятно, как углерод появился раньше кислорода. Одна из гипотез предполагает, что сверхновые звезды населения III могли быть менее энергичными, чем считалось ранее, что позволило выбросить углерод в космос, а большая часть кислорода осталась внутри коллапсирующей звезды, образуя черную дыру.

«Эти наблюдения говорят нам, что углерод может быстро обогащаться в ранней вселенной», - сказал Франческо Д'Эудженио из Института Кавли. «И поскольку углерод имеет фундаментальное значение для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, не обязательно верно, что жизнь должна была развиться во вселенной намного позже. Возможно, жизнь возникла намного раньше – хотя, если где-то еще во Вселенной есть жизнь, она могла развиваться совсем иначе, чем здесь, на Земле».