Наконец-то найден первый тип молекулы во Вселенной

После десятилетий поиска, в космосе был обнаружен самый первый тип молекулы, образованный во Вселенной.

Ученые нашли ее сигнатуру в нашей собственной галактике, используя самую большую в мире авиационную обсерваторию – SOFIA (Стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии), когда самолет пролетел высоко над земной поверхностью и направил свои чувствительные инструменты в космос, рассказывают в НАСА.

Когда Вселенная еще была очень молодой, существовало только несколько видов атомов. Ученые считают, что около 100 тысяч лет после Большого взрыва гелий и водород впервые объединились, чтобы создать молекулу - гидрид гелия. Гидрид гелия должен присутствовать в некоторых частях современной Вселенной, но до сих пор не был обнаружен в космосе.

SOFIA нашла современный гидрид гелия в планетарной туманности, остатке бывшей звезды, когда-то похожей на Солнце. Расположенная на расстоянии 3000 световых лет в направлении созвездия Лебедя, эта планетарная туманность, названная NGC 7027, имеет условия, позволяющие этой таинственной молекуле образовываться. Открытие служит доказательством того, что гидрид гелия, по сути, может существовать в космосе. Это подтверждает ключевую часть нашего основного понимания химии ранней Вселенной и то, как она развивалась в течение миллиардов лет в сложную химию настоящего.

"Эта молекула пряталась там, но нам нужны были правильные инструменты, чтобы делать наблюдения в правильном направлении - и SOFIA была в состоянии сделать это на отлично", - сказал Гарольд Йорк, директор научного центра SOFIA в калифорнийской Силиконовой долине.

Сегодня Вселенная заполнена большими сложными структурами, такими как планеты, звезды и галактики. Но более чем 13 миллиардов лет назад, после Большого взрыва, ранняя Вселенная была жаркой, и все, что тогда существовало, было несколькими типами атомов, преимущественно гелием и водородом. Когда атомы объединились, создав первые молекулы, Вселенная, наконец, смогла охладиться и начала приобретать форму. Ученые пришли к выводу, что гидрид гелия был первой, первичной молекулой.

Как только началось охлаждение, атомы водорода смогли взаимодействовать с гидридом гелия, что привело к созданию молекулярного водорода - молекулы, которая в первую очередь ответственна за образование первых звезд. Звезды продолжили «ковать» все остальные элементы, из которых состоит наш сегодняшнее богатый, химический космос. Проблема, однако, заключалась в том, что ученые не могли найти гидрид гелия в космосе. Этот первый шаг в зарождении химии не был доказан до сих пор.

«Отсутствие доказательств самого существования гидрида гелия в межзвездном пространстве было дилеммой для астрономии в течение десятилетий», - сказал Рольф Гостен из Института радиоастрономии им. Макса Планка (Бонн, Германия) и ведущий автор статьи в журнале Nature, описывающей данное открытие.

Гидрид гелия – привередливая молекула. Сам по себе гелий является инертным газом, из-за чего он вряд ли сможет соединиться с другим газом. Но в 1925 году ученым удалось в лаборатории создать молекулу, уговорив гелий поделиться одним из его электронов с ионом водорода.

Затем, в конце 1970-х годов, изучая планетарную туманность под названием NGC 7027, ученые подумали, что эта среда как раз подходит для образования гидрида гелия. Ультрафиолетовое излучение и тепло от стареющей звезды создают условия, пригодные для образования гидрида гелия. Но наблюдения были безрезультатными. Следующие усилия намекнули, что он может там находиться, но таинственная молекула продолжала избегать обнаружения. Используемые космические телескопы не обладали специфической технологии для выделения сигнала гидрида гелия от мешанины других молекул в туманности.

В 2016 году ученые обратились за помощью к SOFIA. Эта обсерватория поднимается до высоты 13,7 километров, находясь над атмосферными слоями Земли, мешающим наблюдениям.

В SOFIA есть преимущество над космическими телескопам – она возвращается после каждого вылета. "Мы можем менять инструменты и устанавливать новейшие технологии", - отметил научный сотрудник проекта SOFIA Насим Рангвала. "Эта гибкость позволяет нам улучшить наблюдение и реагировать на наиболее актуальные вопросы, ответы на которые хотят получить ученые".

Недавнее обновление для одного из инструментов SOFIA под названием «Немецкий приемник на террагерцових частотах», или GREAT, добавил специфический канал для гидрида гелия, которого предыдущие телескопы не имели. Прибор работает как радиоприемник. Ученые настраиваются на частоту молекулы, которую они ищут, подобно настройке FM-радио на нужную станцию. Когда SOFIA взошла на ночное небо, на борту с прибора читали данные в режиме реального времени. Сигнал гидрида гелия, наконец-то, прозвучал громко и отчетливо.

SOFIA (Стратосферная обсерватория инфракрасной астрономии) представляет собой реактивный самолет Boeing 747SP, модифицированный для транспортировки телескопа диаметром 106 дюймов. Это совместный проект NASA и немецкого аэрокосмического центра DLR.

Как сообщалось, с помощью этой обсерватории было установлено, что звездный ветер новорожденной звезды в туманности Ориона препятствует образованию новых звезд поблизости.

Читайте еще интересные новости о космосе.