Няколкостотин хиляди години след Големия взрив, горещата, млада супа от нашата Вселена се охлади достатъчно, за да може и най-малките градивни елементи на живота да се комбинират за първи път в атоми. Един балмов ден на 7 700 градуса по Фаренхайт (3 700 градуса по Целзий), хелиев атом се пронизва върху един протон - всъщност положително зареден водороден йон - и се е образувала първата молекула на Вселената: хелиев хидрид или HeH +.
Учените са изучавали лабораторни версии на тази първична молекула в продължение на близо един век, но те никога не са открили следи от нея в нашата съвременна Вселена - досега. В ново проучване, публикувано днес (17 април) в списание Nature, астрономите съобщават за използването на въздушен телескоп за откриване на тлеенето на HeH + в облака на газ около умираща звезда на около 3000 светлинни години.
Според изследователите, това откритие, което е било направено повече от 13 милиарда години, показва категорично, че HeH + се формира естествено в условия, подобни на тези, открити в ранната Вселена.
"Въпреки че HeH + е с ограничено значение за Земята днес, химията на Вселената започна с този йон", пише екипът в новото проучване. „Съобщаваното тук недвусмислено откриване носи най-сетне търсенето на щастлив край.“
Първата молекула във Вселената
HeH + е най-силната известна киселина на Земята и за първи път е синтезирана в лаборатория през 1925 г. Тъй като е направена от водород и хелий - двата най-изобилни елемента във Вселената и първият, който се появи от ядрения реактор на Големия взрив 13,8 милиарда преди години - учените отдавна предвиждат, че молекулата е била първата, която се е образувала, когато охлаждащата вселена е позволила на протони, неутрони и електрони да съществуват един до друг в атомите.
Учените не могат да пренавият Вселената, за да търсят тази новообразуваща се молекула там, където се е родила, но те могат да я търсят в части от съвременната Вселена, които най-добре възпроизвеждат тези супер-свръх плътни условия - в младите мъглявини на газ и плазма, които избухват навън на умиращи звезди.
Тези така наречени планетарни мъглявини се образуват, когато звезди, подобни на слънце, достигат края на живота си, взривяват външните си черупки и се свиват в бели джуджета, за да се охладят бавно в кристални топки. Докато тези умиращи звезди се охлаждат, те все още излъчват достатъчно топлина, за да съблекат близките водородни атоми на своите електрони, превръщайки атомите в голи протони, необходими за образуването на HeH +.
Откриването на HeH + в дори най-близките планетни мъглявини до Земята е сложно, защото свети с инфрачервена дължина на вълната, която лесно се затъмнява от атмосферата на нашата собствена планета. В новото проучване изследователите са заобиколили тази атмосферна мъгла, използвайки високотехнологичен телескоп, монтиран на подвижен самолет, наречен SOFIA (Стратосферната обсерватория за инфрачервена астрономия).
В течение на три полета през 2016 г. екипът тренира телескопа на SOFIA на планетна мъглявина, наречена NGC 7027, на около 3000 светлинни години от Земята. Централната звезда на мъглявината е една от най-горещите познати на небето, писаха изследователите и се смята, че е хвърлила външната си обвивка само преди около 600 години. Тъй като заобикалящата мъглявина е толкова гореща, млада и компактна, това е идеално място за лов на HeH + дължини на вълните. Според изследователите точно там ги е открила СОФИЯ.
"Откриването на HeH + е драматична и красива демонстрация на склонността на природата да образува молекули", казва в изявление съавторът на Дейвид Нойфелд, професор от университета Джон Хопкинс в Балтимор. "Въпреки безперспективните съставки, които са налични, смес от водород с нереактивния благороден газов хелий и сурова среда на хиляди градуси по Целзий се образува крехка молекула."
