Астрономам удалось обнаружить первую молекулу Вселенной

NASA

Первый тип молекулы, образовавшийся когда-то во Вселенной, был обнаружен в космосе впервые спустя десятилетия поисков. Ученые смогли увидеть ее в нашей Галактике с помощью крупнейшей в мире воздушной обсерватории NASA SOFIA.

Когда Вселенная была еще очень молода, существовало лишь несколько видов атомов. Ученые считают, что примерно через 100 000 лет после Большого взрыва гелий и водород впервые объединились, чтобы создать молекулу под названием гидрид гелия. Астрономы были уверены, что гидрид гелия должен присутствовать в некоторых частях сегодняшней Вселенной, но до этого момента его никогда не удавалось поймать.

SOFIA нашла современный гидрид гелия в планетарной туманности, погибшая звезда которой когда-то была похожа на наше Солнце. В этой туманности, расположенной на расстоянии 3000 световых лет от созвездия Лебедя, имеются все условия, способствующие образованию этой таинственной молекулы.

«Открытие доказывает, что в космосе может существовать гидрид гелия, что, в свою очередь, подтверждает основную часть нашего базового понимания химии ранней Вселенной», - пояснили астрономы.

Сегодня Вселенная заполнена большими, сложными структурами, такими как планеты, звезды и галактики. Но более 13 миллиардов лет назад, после Большого взрыва, ранняя Вселенная была горячей, и все, что в ней существовало — это несколько типов атомов, в основном гелия и водорода. Когда атомы объединились, чтобы сформировать первые молекулы, Вселенная наконец смогла остыть и начала обретать форму. Так, по мнению ученых, именно гидрид гелия стал первой космической молекулой.

Как только началось охлаждение, атомы водорода смогли взаимодействовать с гидридом гелия, что привело к образованию молекулярного водорода, ответственного, в первую очередь, за образование первых звезд. Звезды, в свою очередь, продолжили штамповать все элементы, которые формируют богатый химический состав нашего космоса сегодня. Проблема, однако, в том, что ученым не удавалось найти гидрид гелия в космосе, а следовательно, и доказать его существование.

«Отсутствие доказательств самого существования гидрида гелия в межзвездном пространстве было дилеммой для астрономии на протяжении десятилетий», - сказал Рольф Гестен из Института радиоастрономии им. Макса Планка в Бонне, Германия.

Гидрид гелия — довольно привередливая молекула. Сам по себе он является благородным газом, поэтому его вряд ли можно соединить с любым другим атомом. Но в 1925 году ученые смогли создать молекулу в лаборатории, заставив гелий отдать один свой электрон иону водорода.

Затем, в конце 1970-х, астрономы, изучавшие планетарную туманность под названием NGC 7027, подумали, что ее среда подходит для образования этого элемента. Однако их наблюдения результата не приносили. Ученые не сдавались и продолжали охоту за таинственной молекулой, но ей постоянно удавалось ускользнуть. Используемые космические телескопы не обладали специальной технологией для извлечения сигнала гидрида гелия из смеси других молекул в NGC 7027.

Тогда в 2016 году астрономы решили обратиться за помощью к SOFIA. Поднимаясь на высоту до 14 000 метров, обсерватория может проводить наблюдения над слоями земной атмосферы, которые мешают ученым на земле.

В результате недавнего обновления одного из инструментов телескопа появился канал для обнаружения гидрида гелия, которого не было в предыдущих обсерваториях. Усилия ученых были вознаграждены. Когда SOFIA взошла на ночное небо, нетерпеливые исследователи считывали данные с прибора в режиме реального времени. Сигнал гидрида гелия, наконец, прозвучал громко и отчетливо.

«Было так здорово впервые увидеть гидрид гелия в наших данных. Мы рады, что исследование имело счастливый конец и устранило все наши сомнения в понимании основной химии ранней Вселенной», - заключил Гестен.