宇宙中第一批岩石行星可能在大爆炸后仅1亿年就开始形成,这一时间点远早于此前认知。
一项新的计算机模拟研究提出,宇宙中最早一批大质量恒星的爆炸,可能创造了富含尘埃以及铁、碳等元素的孤立区域,这些区域足以构成行星形成的原料。模拟结果显示,这些原料足以形成数颗地球大小的行星,且该年轻恒星系统中存在水,这些水可能在稍晚时候抵达行星表面。相关研究成果于8月19日发表在《天体物理学杂志快报》上。
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模拟结果:可形成数颗地球大小行星
研究团队在模拟中追踪了爆炸碎片的演化过程。模拟显示,这些碎片与早期宇宙中的气体混合,最终坍缩形成了一颗被尘埃盘环绕的小型新生恒星。在尘埃盘中,研究人员发现了星子——直径从几米到几公里不等的小型岩石天体,它们是行星的胚胎。
模拟产生的岩石建材足以形成数颗地球大小的行星。此外,该年轻恒星系统中存在水,这些水有可能在稍晚时候抵达行星表面。
“宜居世界原则上可能比我们此前认为的早数十亿年形成,甚至早于第一批星系形成。”英国朴茨茅斯大学的天文学家丹尼尔·惠伦说,“这些模拟真正触及了宇宙中生命的真正起源。”
研究思路:聚焦重元素最富集区域
此前的研究试图通过大规模计算机模拟,计算宇宙中碳、氧、铁等重元素积累到足够程度的时间节点,以此推断行星形成的最早时机。但惠伦团队采取了不同思路:他们聚焦于早期宇宙中重元素富集程度最高的区域——宇宙第一批巨型恒星以超新星形式爆炸后留下的碎片场。
这些区域的整体重元素含量高于宇宙平均水平,因此天文学家推测,它们可能比宇宙其他区域更早具备形成行星的条件。
研究团队在模拟中追踪了一种名为“对不稳定性超新星”的爆炸碎片演化过程。这类超新星可以产生相当于太阳质量100倍的重元素。模拟显示,这些碎片与早期宇宙中的气体混合,最终坍缩形成了一颗被尘埃盘环绕的小型新生恒星。
“生命的原料几乎在最早可能的时间就位了”
新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的天体物理学家贾勒特·约翰逊并未参与这项研究,但他对结论给予了高度评价:“这项研究表明,几乎回溯到宇宙最开端,生命形成的条件可能就已经在铺垫了。”他补充道:“当然,有行星形成并不意味着有生命,但原料几乎在最早可能的时间点就已经各就各位了。”
惠伦还提出了一个可能性:这些最早形成的行星中,有一部分可能至今仍然存在。模拟中形成的那颗恒星质量约为太阳的70%,这意味着它的寿命极长。如果这样的恒星系统进入了银河系,科学家完全可以通过其化学成分识别出它们是古老系统。
“找到这样一颗行星,完全在可能范围之内。”惠伦说。他和同事目前正在着手模拟下一阶段——探索这些早期行星后续的演化路径。
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