En étudiant les anciens nuages moléculaires de notre galaxie, les astronomes ont remarqué que l’eau dans l’Univers était apparue beaucoup plus tôt - un milliard d’années après le Big Bang.
Le problème était qu’une molécule d’eau composée de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène, comme tout élément plus lourd que l’hélium, se formait dans le noyau des étoiles et non par le Big Bang lui-même.
Les premières étoiles ont mis un certain temps à se former, à vieillir et à mourir pour que des éléments lourds tels que l'oxygène puissent s'échapper par les vents stellaires et les supernovae. Compte tenu de ce délai, les astronomes ont longtemps cru que l’eau dans l’Univers serait apparue beaucoup plus tard.
Mais selon une nouvelle étude publiée dans Astrophysical Journal Letters, cela pourrait se produire beaucoup plus rapidement. En fait, il est possible que l'eau provienne d'un milliard d'années après le début de l'Univers.
"Nous avons étudié la chimie de jeunes nuages moléculaires contenant mille fois moins d'oxygène que notre Soleil. Et à notre grande surprise, nous avons constaté qu'il pourrait y avoir beaucoup plus de vapeur d'eau qu'on ne le pensait auparavant", a déclaré Avo Loeb, astrophysicien de Harvard-Smithsonian. centre d'astrophysique. Les premières stars, nées 100 millions d'années après le Big Bang, étaient massives et instables. Ils ont rapidement brûlé leur carburant à l'hydrogène, explosant comme une supernovae. Ces explosions d'étoiles ont rempli l'univers d'éléments lourds. Le résultat de ces événements a été la formation de poches de gaz riches en éléments lourds (le terme «riche» est discutable, car comparé à la teneur en oxygène de notre galaxie moderne, ces premiers nuages de gaz étaient très pauvres en oxygène).
Mais, malgré le faible niveau d'oxygène, l'environnement de cette époque était idéal pour la «préparation» de la molécule d'eau. Une température d'environ 300 degrés Kelvin (80 degrés Fahrenheit) était optimale pour combiner des atomes d'oxygène et d'hydrogène, qui étaient abondants.
"Cette température était disponible parce que l'Univers était plus chaud qu'aujourd'hui et que le gaz ne pouvait pas refroidir efficacement", a déclaré le co-auteur, Shmuel Byala, chercheur à l'université de Tel Aviv.
"La lueur du fond cosmique des micro-ondes était plus chaude et la densité du gaz était plus élevée", a ajouté Amiel Sternberg, également co-auteur de l'Université de Tel Aviv. Cependant, durant cette période turbulente de notre univers, l'abondance de jeunes étoiles a donné lieu à un puissant rayonnement ultraviolet, qui a cassé les molécules nouvellement formées. Mais après des millions d'années, les effets dévastateurs de la lumière ultraviolette se sont estompés et le processus de formation d'eau s'est accéléré.
Cette étude montre qu'après seulement un milliard après le Big Bang, notre univers avait un environnement riche pour la production d'eau, malgré sa faible teneur en eau. Cela a ouvert la voie aux époques ultérieures, lorsque des planètes où de l'eau était déjà présente ont commencé à se former près des dernières étoiles.
