چگونه نخستین ستارگان، کیهان را آکنده از آب کردند؟

آب، این ماده ساده اما شگفتانگیز، نقش اصلی در شکلگیری حیات روی زمین و شاید در کل کیهان دارد. قبلا تصور میشد که آب تنها در دورههای متأخر کیهان به وفور یافت میشود، اما تحقیقات تازه نشان میدهند که این ماده حیاتی، حتی در نخستین مراحل پیدایش جهان نیز وجود داشته است. پژوهشی جدید پرده از این راز برمیدارد که اولین نسل ستارگان جهان، معروف به ستارگان جمعیت III یا Population III، کیهان را با آب غنی کردهاند.
از کجا آمدیم؟ منشأ آب در جهان
برای درک داستان پیدایش آب، باید به ریشه عناصر سازنده آن بپردازیم. هیدروژن، نخستین و فراوانترین عنصر جهان، از انفجار بزرگ (Big Bang) به وجود آمد. اکسیژن اما در هسته ستارگان عظیم از طریق چرخه همجوشی کربن-نیتروژن-اکسیژن (CNO) ساخته میشود. زمانی که ستارگان عظیم و اولیه در پایان عمر خود منفجر شدند، این اکسیژن را همراه با دیگر عناصر به فضای میانستارهای رها کردند.
ستارگان جمعیت III: نخستین خالقان آب
ستارگان جمعیت III، که نخستین ستارگان شکلگرفته از گازهای اولیه جهان بودند، فقط از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بودند. این ستارگان، به دلیل عظمت و ساختار خاصشان، عمر کوتاهی داشتند و سرانجام با انفجارهای ابرنواختری عظیم مانند ابرنواختر جفتناپایدار (Pair-Instability Supernova) یا ابرنواخترهای معمولی، به پایان عمر خود میرسیدند. این انفجارها عناصر سنگینتری مانند اکسیژن را به فضا پراکنده کرده و شرایط را برای تشکیل آب فراهم میکردند.
چگونه آب اولیه شکل گرفت؟
مطالعات تازه با شبیهسازی این فرآیندها نشان دادهاند که ابرهای مولکولی حاصل از این انفجارهای عظیم، ۱۰ تا ۳۰ برابر بیشتر از ابرهای مولکولی کهکشان راه شیری امروزی، حاوی آب بودهاند. این یافته شگفتانگیز نشان میدهد که حتی در ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلیون سال نخست پس از انفجار بزرگ، شرایط لازم برای شکلگیری مولکولهای آب در کیهان وجود داشته است.
آیا زندگی در آن زمان امکانپذیر بود؟
پژوهشگران میگویند که اگرچه آب در آن زمان به وفور وجود داشت، اما فرآیندهای کیهانی مانند یونیزاسیون (Ionization) میتوانست مولکولهای آب را نابود کند. بنابراین، این که آیا زندگی در آن دوران اولیه کیهان شکل گرفته یا نه، همچنان یک معمای حلنشده است. اما نکته جذاب این است که بخشی از آبی که امروز در اطراف ما وجود دارد، میتواند میراثی از همین دوران باشد.
نقش ستارگان اولیه در شکلگیری جهان امروز
این تحقیق نه تنها به ما نشان میدهد که آب از همان ابتدای جهان وجود داشته، بلکه نشاندهنده نقش حیاتی ستارگان اولیه در غنیسازی محیط کیهانی است. این ستارگان، پایه و اساس بسیاری از فرآیندهایی را که به تشکیل حیات منجر شدند، بنا نهادند.
این نوشتهها را هم بخوانید