น้ำในจักรวาลอาจก่อตัวใกล้กับบิ๊กแบงมากกว่าที่เคยคิดไว้

ทุกคนรู้ว่ามีน้ำอยู่ในจักรวาล แต่คุณอาจจะแปลกใจเมื่อรู้ว่ามันปรากฏขึ้นเร็วกว่าที่คาดไว้มาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้กับบิ๊กแบง

ชีวิตตามที่เรารู้จักปรากฏขึ้นในจักรวาลครั้งแรกเมื่อใด?

เราไม่ทราบแน่ชัด แต่คำตอบนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับช่วงเวลาที่น้ำปรากฏตัวในจักรวาลเป็นครั้งแรก และการจำลองใหม่แสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์รุ่นแรกที่ช่วยก่อตัวน้ำซึ่งให้กำเนิดชีวิตดังกล่าวเกิดขึ้นเพียง 100 ล้านถึง 200 ล้านปีหลังบิ๊กแบง ซึ่งทำให้ประมาณการก่อนหน้านี้ย้อนหลังไปมากกว่า 500 ล้านปี

ผลการค้นพบชี้ให้เห็นว่าหากน้ำในยุคแรกบางส่วนรอดพ้นจากความวุ่นวาย "อันร้อนแรง" ของการก่อตัวของกาแล็กซีในยุคแรก ก็อาจถูกดูดซับเข้าไปในดาวเคราะห์ที่เพิ่งเกิดใหม่ ส่งผลให้เกิดโลกที่อยู่อาศัยได้ที่มีน้ำอุดมสมบูรณ์เพียงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังบิ๊กแบง ทั้งหมดนี้เกี่ยวข้องกับเรื่องราวของการเริ่มต้นของชีวิตในจักรวาล

การสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้จาก Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ในประเทศชิลีแสดงให้เห็นว่าน้ำมีอยู่ประมาณ 780 ล้านปีหลังบิ๊กแบง เมื่อจักรวาลที่ยังอายุน้อยเต็มไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเบาพร้อมกับลิเธียมในปริมาณเล็กน้อย ธาตุเหล่านี้ก่อตัวเป็นดาวฤกษ์รุ่นแรก ซึ่งนักดาราศาสตร์รู้จักในชื่อดาวฤกษ์ Population III ซึ่งมีมวลมหาศาล คือมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราหลายสิบหรือหลายร้อยเท่า และมีอายุขัยที่ยาวนาน ก่อนจะดับลงในรูปแบบซูเปอร์โนวา ธาตุที่หนักกว่าหลายชนิดในจักรวาล รวมทั้งออกซิเจน ก่อตัวขึ้นภายในดวงดาวเหล่านี้โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ และกระจายไปในอวกาศเมื่อพวกมันตายลง จากนั้นธาตุเหล่านี้จะถูกรวมเข้ากับดวงดาวรุ่นต่อไป

เพื่อตรวจสอบว่าน้ำก่อตัวในจักรวาลครั้งแรกเมื่อใด ทีมงานได้ใช้แบบจำลองเชิงตัวเลขเพื่อติดตามชีวิตของดวงดาวในยุคแรก 2 ดวง ดวงหนึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา 13 เท่า และอีกดวงหนึ่งมีมวลมากกว่า 200 เท่า ดาวเสมือนที่มีขนาดเล็กกว่านี้มีอยู่มา 12.2 ล้านปี ก่อนที่จะดับลงด้วยการระเบิดของซูเปอร์โนวา ส่งผลให้ออกซิเจนมีมวลประมาณ 0.051 เท่าของดวงอาทิตย์ (เกือบ 17,000 เท่าของโลก) ปล่อยออกสู่อวกาศโดยรอบ ดาวจำลองขนาดใหญ่ได้เผาผลาญเชื้อเพลิงจนหมดเป็นเวลาเพียง 2.6 ล้านปี ก่อนที่จะถึงจุดสิ้นสุดของการระเบิด โดยปลดปล่อยมวลดวงอาทิตย์ 55 ล้านเท่า (มากกว่ามวลโลก 18 ล้านเท่า) สู่อวกาศ

การจำลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อคลื่นกระแทกจากซูเปอร์โนวาแต่ละดวงแผ่ออกไป ความผันผวนของความหนาแน่นที่ปั่นป่วนจะสร้างระลอกคลื่นที่ทำให้ก๊าซบางส่วนควบแน่นเป็นกลุ่มก้อนหนาแน่น ก้อนส่วนที่เหลือเหล่านี้ซึ่งมีโลหะจำนวนมากรวมทั้งออกซิเจนที่ปล่อยออกมาจากซูเปอร์โนวา อาจเป็นแหล่งหลักในการก่อตัวของน้ำตลอดจักรวาลยุคแรก

เมื่อตั้งอยู่ในบริเวณที่มีความหนาแน่นสูงของเมฆ น้ำจะได้รับการปกป้องไม่ให้ถูกทำลายโดยรังสีอันรุนแรงจากดวงดาวใกล้เคียง อย่างไรก็ตาม ทีมได้พิจารณากรณีที่ง่ายที่สุดที่มีการก่อตัวของดาวเพียงดวงเดียวในแต่ละกระจุกดาว ในขณะที่การจำลองทางทฤษฎีแนะนำว่าระบบดาวหลายดวงเป็นเรื่องปกติ ดวงดาวมากกว่าครึ่งหนึ่งบนท้องฟ้ามีดาวพี่น้องหนึ่งดวงหรือมากกว่านั้น ยิ่งมีดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เคียงมากขึ้นเท่าไร ก็ยิ่งหมายถึงมีกลุ่มดาวที่มีความหนาแน่นและอุดมด้วยน้ำมากขึ้นเท่านั้น แต่ยังจะมีรังสีเพิ่มมากขึ้นด้วย

นี่เป็นคำถามแรกที่นักวิทยาศาสตร์ด้านอวกาศพยายามตอบ แต่พวกเขาต้องการผู้คนเพิ่มเติมที่จะเจาะลึกเข้าไปในหัวข้อนี้และสำรวจในรายละเอียดเพิ่มเติม