Dažus simtus tūkstošus gadu pēc Lielā sprādziena karstā, jaunā, mūsu Visuma zupa atdzisa pietiekami, lai dzīves mazākie celtniecības bloki pirmo reizi varētu apvienoties atomos. Vienu balzāmu, 6700 grādu-Fārenheita dienā (3700 grādi pēc Celsija), uz viena protona mirdzēja hēlija atoms - faktiski pozitīvi lādēts ūdeņraža jons - un izveidojās Visuma pirmā molekula: hēlija hidrīds vai HeH +.
Zinātnieki gandrīz gadsimta garumā ir pētījuši šīs pirmatnējās molekulas laboratorijas izgatavotās versijas, taču viņi līdz šim nekad nav atraduši pēdas no tās mūsu mūsdienu Visumā. Jaunā pētījumā, kas šodien (17. aprīlī) publicēts žurnālā Nature, astronomi ziņo par gaisa teleskopa izmantošanu, lai noteiktu HeH + gruzdēšanu gāzes mākonī ap mirstošu zvaigzni aptuveni 3000 gaismas gadu attālumā.
Pēc pētnieku domām, šis atklājums, kura izstrāde ir notikusi vairāk nekā 13 miljardu gadu laikā, pārliecinoši parāda, ka HeH + veidojas dabiski apstākļos, kas ir līdzīgi tiem, kādi ir agrīnajā Visumā.
"Lai gan HeH + šodien uz Zemes ir ierobežota nozīme, Visuma ķīmija sākās ar šo jonu," komanda rakstīja jaunajā pētījumā. "Šeit paziņotā viennozīmīgā atklāšana beidzot ļauj gadu desmitiem ilgiem meklējumiem sasniegt laimīgas beigas."
Pirmā molekula Visumā
HeH + ir spēcīgākā zināmā skābe uz Zemes, un tā pirmo reizi tika sintezēta laboratorijā 1925. gadā. Tā kā tā ir izgatavota no ūdeņraža un hēlija - diviem visbagātīgākajiem elementiem Visumā un pirmajiem, kas izdalās no Lielā sprādziena kodolreaktora 13,8 miljardiem pirms gadiem - zinātnieki jau sen ir paredzējuši, ka šī molekula bija pati pirmā, kas izveidojās, kad dzesēšanas Visums ļāva protoniem, neitroniem un elektroniem pastāvēt blakus atomiem.
Zinātnieki nevar attīt Visumu, lai meklētu šo jauno molekulu tur, kur tā dzimusi, bet viņi to var meklēt modernās Visuma daļās, kas vislabāk atkārto tos superhot, superdense apstākļus - jaunajos gāzes un plazmas miglājos, kas eksplodē mirstošo zvaigžņu.
Šie tā sauktie planētu miglāji veidojas, kad saulei līdzīgās zvaigznes sasniedz mūža beigas, izpūš ārējos apvalkus un saraujas baltos punduros, lai lēnām atdzistu kristāla bumbiņās. Kad mirušās zvaigznes atdziest, tās joprojām izstaro pietiekami daudz siltuma, lai atbrīvotu tuvumā esošos elektronu ūdeņraža atomus, pārvēršot atomus tukšajos protonos, kas nepieciešami HeH + veidošanai.
HeH + noteikšana pat vistuvāk Zemei esošajos planētu miglājos ir sarežģīta, jo tā spīd ar infrasarkanā viļņa garumu, ko viegli aizēnot mūsu pašu planētas atmosfēra. Jaunajā pētījumā pētnieki apņēma šo atmosfēras miglu, izmantojot augsto tehnoloģiju teleskopu, kas uzstādīts uz kustīga gaisa kuģa ar nosaukumu SOFIA (Stratosfēras infrasarkanās astronomijas observatorija).
Trīs lidojumu laikā 2016. gadā komanda apmācīja SOFIA teleskopu uz planētas miglāja ar nosaukumu NGC 7027, apmēram 3000 gaismas gadu attālumā no Zemes. Miglāja centrālā zvaigzne ir viena no karstākajām debesīs zināmajām personām, rakstīja pētnieki, un tiek lēsts, ka tā ārējā aploksne ir izlieta tikai pirms aptuveni 600 gadiem. Tā kā apkārtējais miglājs ir tik karsts, jauns un kompakts, tā ir ideāla vieta HeH + viļņu garumu medībām. Pēc pētnieku domām, tieši tur SOFIA viņus atrada.
"HeH + atklājums ir dramatisks un skaists dabas tendences demonstrēt molekulas pierādījums," teikts pētījuma līdzautora Deivida Neufelda, Džonsa Hopkinsa universitātes profesora Baltimorā, paziņojumā. "Neskatoties uz pieejamajām bezkompromisa sastāvdaļām, ūdeņraža maisījums ar nereaģējošu cēlgāzes hēliju un skarbu vidi tūkstošiem grādos pēc Celsija, veidojas trausla molekula."
