Първата молекула във Вселената е открита в космоса (видео)

НаукаOFFNews Последна промяна на 20 April 2019 в 12:13 9903 0

Илюстрация на планетарната мъглявина NGC 7027 и молекула на хелиев хидрид. В тази планетарна мъглявина SOFIA открива хелиев хидрид, комбинация от хелий (в червено) и водород (в синьо), който е първият вид молекула, която някога се е образувала в ранната Вселена. За първи път, хелиев хидрид е открит в съвременната Вселена. Кредит:NASA/SOFIA/L.Proudfit/D.Rutter

Открити са доказателства за съществуването на неуловимо досега химическо съединение от първите минути на Вселената.

Спектроскопът на Стратосферната обсерватория за инфрачервена астрономия (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy - SOFIA)  идентифицира дълго търсената водородно-хелиева молекулна връзка в планетарната мъглявина NGC 7027.

В началото, преди повече от 13 милиарда години, Вселената бе неопределена супа от три прости, едноатомни елемента. Звездите щяха да се образуват след още 100 милиона години.

Но в рамките на 100 000 години от Големия взрив се е появила първата молекула, невероятен съюз между хелия и водорода, известна като хелиев хидриден йон или HeH+.

„Това бе началото на химията“, коментира Дейвид Нейфелд (David Neufeld), професор в Университета „Джонс Хопкинс“ и съавтор на проучването, публикувано в списание Nature, в което учените съобщават за откриването на неуловимата молекула в космоса.

"Формирането на HeH+ е първата стъпка по пътя на нарастващата сложност във Вселената, като съществената промяна от едноклетъчния към многоклетъчния живот на Земята", заяви Нейфелд.

Изображение, показващо спектъра на HeH +, наблюдаван в към планетарната мъглявина NGC 7027 с GREAT на борда на SOFIA . Кредит: Composition: NIESYTO design; Image NGC 7027: William B. Latter (SIRTF Science Center/Caltech) and N

"Откритието на HeH+ е драматична и красива демонстрация на тенденцията на природата да образува молекули", заяви Нейфелд.

В този случай тя го прави въпреки неблагоприятните обстоятелства.

Въпреки че температурите в младата Вселена спадат бързо след Големия взрив, те все още са близо до 4000 градуса по Целзий, враждебна среда за молекулно свързване.

Нещо повече, хелият е "благороден" газ и "има много ниска склонност към образуване на молекули", обяснява Нейфелд.

Съединението му с йонизиран водород е крехко, не се запазва много дълго и се заменя с постепенно от по-здрави и сложни молекулярни връзки.

По-тежките елементи като въглерод, кислород и азот, както и множеството молекули, които те създават, се формират по-късно от ядрените реакции, които захранват звездите.

Въпреки че хелиевият хидриден йон HeH+ се появява преди 13.8 милиарда години, скоро след Големия взрив, за човечеството бе загубен в космоса. Водородът и хелият са първите два елемента, а астрохимиците предполагаха, че в екстремните условия на новородената Вселена те образуват първата молекулна връзка в HeH+.

Ролф Густен (Rolf Güsten) и колегите му от Института за радиоастрономия към "Макс Планк", Германия, предполагат, че молекулата HeH+ може да съществува - тя е наблюдавана лабораторно през 1925 г. Но сега  за първи път е регистрирана в космос в мъглявина, която съществува в съвременната Вселена.

"Липсата на доказателства за HeH+ предизвика някои съмнения дали разбираме формирането и разпадането на тази специална молекула", разказва Ролф Густен пред Chemistry World. "Тази грижа вече отпадна".

НАСА и Германският аерокосмически център обединяват усилията си, за да създадат въздушна обсерватория с три основни компонента: масивен 2,7-метров телескоп, инфрачервен спектрометър и Боинг 747 - с квадратен прозорец, отрязан във фюзелажа - достатъчно голям, за да помести апаратурата.

При надморска височина от почти 14 000 метра Стратосферната обсерватория за инфрачервена астрономия или SOFIA избягва 85% от атмосферния "шум" при наземните телескопи.

Серията от три полета през май 2016 г. събра доказателства за молекулата, която учените отдавна търсеха, в планетарната мъглявина NGC 7027 на около 3000 светлинни години.

Инфрачервеният спектрометър (вляво) е монтиран към летящата обсерватория SOFIA (вдясно). Кредит: Carlos Duran/MPIfR/NASA Photo/Jim Ross

Густен и колегите му наблюдават HeH+ в ротационно основно състояние (най-ниското възможно енергийно състояние, така че енергията на въртене в основното състояние винаги е нула) в планетарна мъглявина с помощта на терахерцовия (THz) спектрометър*, летящ в SOFIA. Всъщност, това изследване е една от причините, поради които е построен немският приемник за астрономия в терахерцови честоти.

* Ротационната спектроскопия е вид микровълнова спектроскопия. Тя измерва абсорбцията или излъчването на светлина от молекулите, за да разбере промените в тяхната ротационна енергия.

HeH+ в ротационно основно състояние има дължина на вълната 149.137µm. Озонът и водата в земната атмосфера блокират цялата тази светлина, което означава, че учените трябваше да изследват HeH+ от стратосферата.

Густен и екипът му ще търсят още HeH+ при следващите полети на SOFIA през юни, но сега вече със сигурност знаят, че HeH+ съществува.

Източници:

Elusive molecule, first in Universe, detected in space, phys.org

Terahertz rotational spectroscopy identifies long-sought hydrogen–helium molecular bond in a nebula, Chemistry World

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !