Água pode ter surgido no universo primitivo muito antes do que se pensava

Estudo publicado na Nature Astronomy desafia as teorias existentes sobre a origem da água no universo. Pesquisadores sugerem que o líquido essencial pode ter se formado entre 100 e 200 milhões de anos após o Big Bang, um período significativamente anterior ao que se pensava. Essa descoberta tem implicações profundas para a compreensão da evolução cósmica e as condições que permitiram o surgimento da vida.

A água é essencial para a vida como a conhecemos, sendo composta por hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio foi um dos primeiros elementos a se formar após o Big Bang, mas o oxigênio surgiu mais tarde, através de reações nucleares no interior de estrelas e explosões de supernovas. Determinar quando esses elementos se combinaram para formar água tem sido um desafio para os cientistas.

Para investigar a formação precoce da água, Daniel Whalen e seus colegas utilizaram modelos computacionais de duas supernovas primordiais. Eles simularam a explosão de uma estrela com 13 vezes a massa do Sol e outra com 200 vezes a massa solar. As simulações revelaram que as altas temperaturas e densidades geradas pelas supernovas resultaram na criação de grandes quantidades de oxigênio. Especificamente, a primeira simulação produziu 0,051 massas solares de oxigênio, enquanto a segunda gerou 55 massas solares.

À medida que o oxigênio gasoso esfriava e se misturava com o hidrogênio remanescente das supernovas, a água se formava em densos aglomerados de material. Esses aglomerados eram provavelmente locais de formação para a segunda geração de estrelas e planetas. Na primeira simulação, a massa de água alcançou o equivalente a um milionésimo de uma massa solar em 30 a 90 milhões de anos após a supernova. Na segunda simulação, a quantidade de água atingiu cerca de 0,001 massas solares após 3 milhões de anos.

Os autores sugerem que, se a água conseguiu sobreviver à formação das primeiras galáxias (um processo potencialmente destrutivo), ela pode ter sido incorporada à formação de planetas há bilhões de anos. Essas descobertas indicam que a água pode ter sido um componente chave das primeiras galáxias, presente já 100 a 200 milhões de anos após o Big Bang. Os resultados das simulações mostram que os núcleos de nuvens enriquecidos por metais de supernovas da População III foram provavelmente os principais locais de formação de água em muitos halos primordiais. Semelhanças na dinâmica de explosão provavelmente produziram aglomerados densos em uma ampla gama de energias, massas progenitoras e massas de halo.

O papel das supernovas

As supernovas primordiais, além de criarem água, também a dispersaram pelo universo. Os remanescentes dessas explosões continham vapor de água, com frações de massa variando de 10−14 a 10−12 na supernova CC e de 10−12 a 10−10 na supernova PI. Embora a água se formasse em ambos os halos, suas massas totais permaneceram pequenas e cresceram lentamente devido às baixas densidades nos remanescentes de supernova em expansão.

Este estudo abre novas perspectivas sobre a formação de planetas habitáveis e a distribuição da água no universo primitivo. A compreensão de como a água surgiu e evoluiu pode fornecer pistas cruciais sobre a possibilidade de vida em outros planetas e a história do nosso próprio sistema solar.

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