Wetenschappers van de Universiteit van Portsmouth hebben ontdekt dat de noodzakelijke elementen voor de vorming van rotsachtige planeten en water veel vroeger in de geschiedenis van het universum verschenen dan voorheen werd aangenomen. Volgens nieuw onderzoek waren deze bouwstenen al aanwezig slechts 100 miljoen jaar na de oerknal, wat de traditionele tijdlijn van de astronomie aanzienlijk inkort.
Lange tijd heerste de opvatting dat het ontstaan van planeten een traag proces was. Men ging ervan uit dat dit pas kon gebeuren nadat het universum stabieler was geworden en er verschillende generaties sterren waren doorlopen. Echter, uit berichtgeving van universetoday.com blijkt dat de materialen die nodig zijn voor planetaire systemen al in de beginfase van het heelal beschikbaar waren.
De impact van vroege sterren
De basis voor deze vroege planeten ligt bij de zogenaamde Population III-sterren, de allereerste generatie sterren in het universum. Deze sterren waren extreem massief. Een cruciaal moment in hun levenscyclus was hun einde, waarbij sommige sterren bezweken aan een 'pair instability supernova'.
Dit type explosie is een van de meest krachtige fenomenen in de natuurkunde. Tijdens zo'n gebeurtenis worden enorme hoeveelheden zware elementen de ruimte in geslingerd. Zoals beschreven door , kan een dergelijke supernova meer dan 100 keer de massa van de zon aan zuurstof, ijzer en koolstof verspreiden. Deze stoffen vormen de essentiële grondstoffen voor het ontstaan van vaste, rotsachtige werelden.
Simulaties van protoplanetaire schijven
Om het gedrag van dit kosmische materiaal te bestuderen, hebben dr. Daniel Whalen en zijn team, waaronder promovendus Chris Jessop, gebruikgemaakt van geavanceerde computersimulaties. De resultaten tonen aan dat het verspreide materiaal nabijgelegen gaswolken verrijkte, waardoor deze wolken door hun eigen zwaartekracht inklapten.
Dit leidde tot de creatie van draaiende schijven rondom nieuwe sterren, vergelijkbaar met de schijf die ooit ons eigen zonnestelsel vormde. In een specifieke simulatie van de Universiteit van Portsmouth ontstond een schijf rond een ster met ongeveer 70 procent van de massa van onze zon. In deze schijf werd een hoeveelheid vast materiaal aangetroffen die gelijkstaat aan meerdere aardmassa's, precies op de positie waar de aarde zich in ons zonnestelsel bevindt, aldus de analyse van .
Water en bewoonbaarheid
Naast vaste materialen bleek uit de simulaties ook dat er sprake was van aanzienlijke hoeveelheden water in deze vroege schijven. De hoeveelheid water die werd gedetecteerd, is vergelijkbaar met de hoeveelheid die beschikbaar was tijdens de vorming van ons eigen zonnestelsel.
Wetenschappers vermoeden dat de aarde haar water op een soortgelijke manier heeft verkregen. Het feit dat zowel water als vaste bouwstoffen al 100 miljoen jaar na de oerknal aanwezig waren, werpt een nieuw licht op de vroege geschiedenis van het heelal. Volgens de publicatie van suggereert dit dat de voorwaarden voor bewoonbare werelden mogelijk veel eerder zijn ontstaan dan men voorheen dacht.
Hoewel het universum een geschatte leeftijd heeft van 13,8 miljard jaar, bewijst dit onderzoek dat de fundamentele blauwdrukken voor complexe systemen zeer kort na het begin al werden gerealiseerd. De snelheid waarmee zware elementen werden verspreid, maakte de weg vrij voor de vorming van werelden, nog voordat grote sterrenstelsels volledig waren ontwikkeld.