Một mô phỏng máy tính mới cho thấy, các vụ nổ của những ngôi sao khổng lồ đầu tiên trong vũ trụ có thể đã tạo ra các vùng cô lập giàu bụi và các nguyên tố như sắt và carbon, đủ để hình thành các vật liệu nền tảng cho hành tinh.

Theo báo cáo trên tạp chí Astrophysical Journal Letters, mô phỏng này đã tạo ra đủ vật liệu đá để có thể hình thành nhiều hành tinh có kích thước tương đương Trái đất, và trong hệ sao trẻ đó cũng có nước.

“Về nguyên tắc, các thế giới có thể sinh sống được có thể đã hình thành sớm hơn hàng tỷ năm so với những gì chúng ta từng nghĩ, thậm chí trước cả khi các thiên hà đầu tiên xuất hiện,” nhà thiên văn học Daniel Whalen thuộc Đại học Portsmouth (Anh) cho biết.

Trước đây, các nhà nghiên cứu đã cố gắng tìm hiểu thời điểm các hành tinh hình thành bằng cách sử dụng các mô phỏng máy tính quy mô lớn để xác định khi nào các nguyên tố nặng như carbon, oxy và sắt tích tụ đủ.

Tuy nhiên, Whalen và các đồng nghiệp muốn xem xét chi tiết hơn các vùng giàu nguyên tố nhất trong vũ trụ sơ khai, những trường tàn tích còn lại sau khi các ngôi sao khổng lồ đầu tiên của vũ trụ phát nổ dưới dạng siêu tân tinh. Vì những vùng này có hàm lượng nguyên tố nặng cao hơn so với phần còn lại của vũ trụ, các nhà thiên văn học cho rằng có thể chúng đã hình thành các hành tinh sớm hơn nhiều.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô phỏng để theo dõi sự tiến hóa của tàn tích từ một loại siêu tân tinh bất ổn cặp, có thể tạo ra lượng nguyên tố nặng gấp 100 lần khối lượng Mặt trời.

Mô phỏng cho thấy tàn tích này hòa trộn với khí trong vũ trụ sơ khai, cuối cùng sụp đổ để hình thành một ngôi sao nhỏ mới được bao quanh bởi một đĩa bụi. Trong đĩa này, các nhà nghiên cứu phát hiện các hành tinh thể, những vật thể đá nhỏ có kích thước từ vài mét đến vài km, là phôi thai của các hành tinh. Đáng chú ý, một số hành tinh thể hình thành ở khoảng cách phù hợp với ngôi sao để có thể tồn tại nước lỏng.

Nhà vật lý thiên văn Jarrett Johnson thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos (New Mexico, Mỹ) nhận định: “Nghiên cứu này cho thấy rằng, ngay từ gần như thời điểm bắt đầu, có thể đã có những điều kiện để sự sống được thiết lập. Tất nhiên, chỉ vì có các hành tinh hình thành không có nghĩa là có sự sống, nhưng các thành phần cần thiết đã được đặt ra sớm nhất có thể.”

Whalen cho biết, có khả năng một số hành tinh sớm nhất này vẫn còn tồn tại. Ngôi sao hình thành trong mô phỏng có khối lượng khoảng 70% khối lượng Mặt trời, khiến nó có tuổi thọ rất dài. Nếu một trong những hệ như vậy lọt vào Dải Ngân hà, chúng có thể dễ dàng được nhận diện là các hệ cổ đại dựa trên thành phần hóa học của chúng.

Hiện ông và các đồng nghiệp đang tiếp tục mô phỏng giai đoạn tiếp theo của sự phát triển hành tinh thể để xem chúng cuối cùng sẽ hình thành những loại hành tinh nào. Họ cũng quan tâm đến việc nghiên cứu điều gì có thể xảy ra xung quanh một loại siêu tân tinh khác được cho là phổ biến hơn trong vũ trụ sơ khai.

“Tôi nghĩ nghiên cứu này mở ra cánh cửa để suy nghĩ về những gì có thể đã xảy ra trong hơn 13 tỷ năm kể từ khi các hành tinh đầu tiên hình thành,” Johnson nói.