Muutaman sadan tuhannen vuoden kuluttua isosta räjähdyksestä universumimme kuuma, nuori keitto jäähtyi tarpeeksi, jotta elämän pienimmät rakennuspalikat yhdistyisivät ensimmäistä kertaa atomiksi. Yksi palsami, 6700-astetta Fahrenheit-päivää (3700 astetta), heliumiatomi loisti yhden protonin päälle - tosiasiallisesti positiivisesti varautuneelle vetyionille - ja muodostui maailmankaikkeuden ensimmäinen molekyyli: heliumhydridi tai HeH +.
Tutkijat ovat tutkineet tämän alkuperäisen molekyylin laboratoriossa tehtyjä versioita lähes vuosisadan ajan, mutta he eivät ole koskaan löytäneet jälkiä siitä nykymaailmassa - tähän asti. Luonne-lehdessä tänään (17. huhtikuuta) julkaistussa uudessa tutkimuksessa tähtitieteilijät kertovat käyttävänsä ilmateleskooppia havaitsemaan HeH +: n herkkyyttä kaasupilvessä kuolleen tähden ympärillä, joka on noin 3000 valovuoden päässä.
Tutkijoiden mukaan tämä löytö, joka on valmistunut yli 13 miljardia vuotta, osoittaa lopullisesti, että HeH + muodostuu luonnollisesti olosuhteissa, jotka ovat samanlaisia kuin varhaisessa universumissa.
"Vaikka HeH +: lla on tällä hetkellä rajallinen merkitys maapallolla, maailmankaikkeuden kemia alkoi tästä ionista", ryhmä kirjoitti uudessa tutkimuksessa. "Tässä ilmoitettu yksiselitteinen havaitseminen vie viime vuosikymmenten mittaisen haun onnelliseen loppupäähän."
Ensimmäinen molekyyli maailmankaikkeudessa
HeH + on voimakkain tunnettu happo maan päällä ja syntetisoitiin ensin laboratoriossa vuonna 1925. Koska se on valmistettu vedystä ja heliumista - kahta maailmankaikkeuden runsaimpaa elementtiä ja ensimmäisiä, jotka ilmestyivät Ison räjähdyksen ydinreaktorista, 13,8 miljardia vuotta sitten - tutkijat ovat jo kauan ennakoineet, että molekyyli oli ensimmäinen, joka muodostui, kun jäähdytysuniversumi antoi protonien, neutronien ja elektronien olemassaolon vierekkäin atomeissa.
Tutkijat eivät voi kelata maailmankaikkeutta taaksepäin metsästääkseen tätä nousevaa molekyyliä siellä, missä se syntyi, mutta he voivat etsiä sitä nykyaikaisen maailmankaikkeuden osista, jotka parhaiten replikoivat nuo superhot, superdense -olosuhteet - nuoressa kaasun ja plasman sumuissa, jotka räjähtävät ulos. kuolevien tähtiä.
Nämä ns. Planetaariset sumut muodostuvat, kun auringonkaltaiset tähdet saavuttavat elämänsä lopun, räjäyttävät ulkokuorensa ja kutistuvat valkoisiksi kääpiöiksi jäähtyäkseen hitaasti kristallipalloiksi. Kun kuolevat tähdet jäähtyvät, ne säteilevät edelleen tarpeeksi lämpöä elektronien lähellä olevien vetyatomien poistamiseksi, muuttaen atomit paljaiksi protoneiksi, joita tarvitaan HeH +: n muodostumiseen.
HeH +: n havaitseminen jopa maapallolle lähimmissä planeettasumuissa on hankalaa, koska se hehkuu infrapuna-aallonpituudella, jonka oman planeettamme ilmapiiri helposti peittää. Uudessa tutkimuksessa tutkijat kiertivät ilmakehän hämärtää käyttämällä korkean teknologian kaukoputkea, joka oli kiinnitetty liikkuvalle lentokoneelle nimeltään SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy).
Kolmen lennon aikana vuonna 2016 ryhmä koulutti SOFIAn kaukoputken NGC 7027 -nimeällä sijaitsevalle planetaariselle sumulle, joka on noin 3000 valovuoden päässä maasta. Nebulin keskitähti on yksi taivaan kuumimmista tiedoista, tutkijat kirjoittivat, ja arvioidaan, että se on lähettänyt ulkokuorensa vasta noin 600 vuotta sitten. Koska ympäröivä nebula on niin kuuma, nuori ja kompakti, se on ihanteellinen paikka HeH + -aallonpituuksien metsästykseen. Tutkijoiden mukaan SOFIA löysi ne juuri sieltä.
"HeH +: n löytö on dramaattinen ja kaunis osoitus luonnon taipumuksesta muodostaa molekyylejä", tutkimuksen avustaja David Neufeld, Baltimoressa sijaitsevan Johns Hopkinsin yliopiston professori, totesi lausunnossaan. "Saatavista tinkimättömistä aineosista huolimatta muodostaa herkkä molekyyli seoksen vedyn ja reagoimattoman jalokaasun heliumin kanssa ja ankaran ympäristön tuhansissa celsiusasteissa."
