Λίγες εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη , η ζεστή, νεαρή σούπα του σύμπαντος μας ψύχθηκε τόσο ώστε να σχηματιστούν τα πρώτα μικρότερα δομικά στοιχεία της ζωής από άτομα για πρώτη φορά. Μια ημέρα που το σύμπαν είχε θερμοκρασία 3.700 βαθμούς Κελσίου, σχηματίστηκε το πρώτο μόριο (ιόν) του σύμπαντος : το υδρίδιο του ηλίου ή HeH +.
Οι αστρονόμοι μόλις βρήκαν στοιχεία για το υδρίδιο του ηλίου – το πρώτο μόριο που σχηματίστηκε ποτέ στο σύμπαν – που στρέφεται γύρω από ένα μακρινό πλανητικό νεφέλωμα σαν αυτό. Αυτή η εικόνα στο υπεριώδες είναι του πλανητικού νεφελώματος NGC 7293, γνωστού και ως νεφέλωμα της Έλικας, στον αστερισμό του Υδροχόου.
Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει στο εργαστήριο αυτό το αρχέγονο μόριο για σχεδόν έναν αιώνα, αλλά ποτέ δεν είχαν βρει ίχνη από αυτό στο σύγχρονο σύμπαν μας – μέχρι τώρα. Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature , οι αστρονόμοι αναφέρουν ότι χρησιμοποίησαν ένα αερομεταφερόμενο τηλεσκόπιο (το SOFIA) για να ανιχνεύσουν HeH+ σε ένα νέφος αερίου που έλαμπε, γύρω από ένα αστέρι το οποίο πέθανε περίπου 3.000 έτη φωτός μακριά.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η ανακάλυψη, η οποία δείχνει κάτι που έγινε πάνω από 13 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, καταδεικνύει με ακρίβεια ότι το υδρίδιο HeH + σχηματίζεται φυσικά υπό συνθήκες παρόμοιες με εκείνες που υπήρχαν στο πρώιμο σύμπαν.
Η ένωση ενός πρωτονίου με το μη δραστικό ευγενές αέριο ήλιο και σε ένα σκληρό περιβάλλον χιλιάδων βαθμών Κελσίου, σχηματίζει ένα πολύ εύθραυστο μόριο.
“Αν και το HeH+ έχει περιορισμένη σημασία στη Γη σήμερα, η χημεία του σύμπαντος ξεκίνησε με αυτό το ιόν”, γράφει η ομάδα στη νέα μελέτη. “Η αναμφισβήτητη ανίχνευση του φέρνει σε αίσιο τέλος μια δεκαετή μακρά αναζήτηση.”
Το πρώτο μόριο στο σύμπαν
Το HeH + είναι το ισχυρότερο γνωστό οξύ στη Γη και συντέθηκε για πρώτη φορά σε εργαστήριο το 1925. Επειδή είναι κατασκευασμένο από υδρογόνο και ήλιο – τα δύο πιο άφθονα στοιχεία του σύμπαντος και τα πρώτα που βγήκαν από τον πυρηνικό αντιδραστήρα της Μεγάλης Έκρηξης 13,8 δισ. έτη πριν – οι επιστήμονες είχαν προβλέψει εδώ και καιρό ότι το μόριο ήταν το πρώτο που σχηματίστηκε, όταν το ψυχρό σύμπαν επέτρεψε να υπάρχουν πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια δίπλα-δίπλα στα άτομα .
Οι επιστήμονες δεν μπορούν να δουν το σύμπαν όπως ήταν τότε, για να κυνηγήσουν αυτό το νεοσύστατο μόριο όταν γεννήθηκε, αλλά μπορούν να το αναζητήσουν σε μέρη του σύγχρονου σύμπαντος που αναπαράγουν καλύτερα αυτές τις υπέρμετρες, υπερβολικές συνθήκες του αρχέγονου Κόσμου – στα νεαρά νεφελώματα αερίου και πλάσματος που δημιουργούνται μετά την έκρηξη των νεκρών άστρων.
Αυτά τα αποκαλούμενα πλανητικά νεφελώματα σχηματίζονται όταν τα λαμπερά άστρα φθάνουν στο τέλος της ζωής τους, εκτοξεύουν τα εξωτερικά τους κελύφη και συρρικνώνονται σε λευκούς νάνους οπότε ψύχονται αργά αργά προς κρυστάλλινες μπάλες. Καθώς λοιπόν τα αστέρια αυτά πεθαίνουν κρυώνουν, αλλά εξακολουθούν να ακτινοβολούν αρκετή θερμότητα για να απογυμνώσουν τα γύρω άτομα υδρογόνου από τα ηλεκτρόνια τους, μετατρέποντας τα άτομα σε γυμνά πρωτόνια που χρειάζονται για τον σχηματισμό του HeH +.
Η ανίχνευση του HeH + ακόμα και στα πλησιέστερα πλανητικά νεφελώματα στη Γη είναι δύσκολη, επειδή λάμπει σε ένα υπέρυθρο μήκος κύματος που καλύπτεται εύκολα από την ατμόσφαιρα του πλανήτη μας. Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές ξέφυγαν από αυτή την θολή ατμόσφαιρα του πλανήτη μας, χρησιμοποιώντας ένα τηλεσκόπιο υψηλής τεχνολογίας τοποθετημένο σε ένα κινούμενο αεροσκάφος που ονομάζεται SOFIA (το Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy).
Κατά τη διάρκεια των τριών πτήσεων το 2016, η ομάδα εκπαίδευσε το τηλεσκόπιο του SOFIA προς ένα πλανητικό νεφέλωμα που ονομάζεται NGC 7027, περίπου 3.000 έτη φωτός από τη Γη. Το κεντρικό αστέρι του νεφελώματος είναι ένα από τα πιο καυτά γνωστά στον ουρανό, και εκτιμάται ότι έχει ρίξει το εξωτερικό περίβλημα του πριν από περίπου 600 χρόνια μόνο. Επειδή το γύρω νεφέλωμα είναι τόσο καυτό, μικρό και συμπαγές, είναι ένα ιδανικό μέρος για να κυνηγάμε τα μήκη κύματος των μορίων HeH + . Σύμφωνα με τους ερευνητές, εκεί ακριβώς τα βρήκε το Παρατηρητήριο SOFIA.
Οι ερευνητές ανίχνευσαν υπέρυθρες γραμμές που εκπέμπονται από μόρια HeH + στο πλανητικό νεφέλωμα NGC 7027, ένα καυτό, συμπαγές νεφέλωμα περίπου 3.000 έτη φωτός μακριά από τη Γη.
