Чи замислювалися ви коли-небудь про те, як і коли у Всесвіті з’явилися молекули? Після Великого вибуху близько 14 мільярдів років тому в результаті хімічних реакцій з’явилися молекули, які зіграли вирішальну роль у формуванні всього, що ми знаємо. Але що це були за молекули залишалося загадкою.
На щастя, до недавнього часу: нещодавно вчені виявили першу молекулу Всесвіту. Відкриття зробила міжнародна команда астрофізиків за допомогою найбільшої в світі стратосферної обсерваторії Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) розміщеної на літаку Boeing 747SP, який може літати над нижніми шарами атмосфери. Примітно, що SOFIA має спектрометром високого дозволу. Саме цей інструмент дозволив виявити молекулу.
Виявилося, що перша молекула у Всесвіті з’явилася приблизно 100 000 років після Великого вибуху. Це сталося в 3000 світлових років від Землі, в планетарній туманності NGC 702. Теоретично, ця молекула повинна була існувати – мова йде про іони гідриду гелію (HeH+), який утворився з атомів гелію і водню. Обидва елементи є найпоширенішими у Всесвіті, причому в першу чергу це водень і тільки в другу гелій. Вчені шукали її з 1925 року.
Молекулярна хімія в космосі
Відсутність остаточних доказів існування HeH+ в міжзоряному просторі вже давно є дилемою для астрономії. Астрохімічні моделі кінця 1970-х років вказували на можливість виявлення таких об’єктів. Це привело вчених до думки, що іон гідриду гелію може існувати у хаотичній планетній туманності, викинутої зорями, схожими на Сонце, які знаходяться на останній стадії своєї еволюції – перед тим, як колапсувати в наднові.
Вперше молекулярний іон гідриду гелію був продемонстрований в лабораторії в 1925 році. Відтоді дослідники шукали цю молекулу на безкрайніх космічних просторах.
Планетна туманність NGC 702 розташована в напрямку від сузір’я Лебедя. В ній і знаходяться залишки загиблої зірки, яку оточує щільна оболонка. Дослідники вважають, що в цьому первинному газі нейтральний гелій взаємодіяв з іонами водню, утворюючи перший в історії Всесвіту хімічний зв’язок, створивши першу молекулу. Щоб знайти невловиму молекулу, вчені шукали характерні частоти світла, який вона випромінює, зокрема спектральну лінію в дальньому інфрачервоному діапазоні, яка зазвичай блокується земною атмосферою. Але спектрометр дальнього інфрачервоного діапазону на борту «Софії» дозволив їм вперше виявити цю сигнатуру в планетарній туманності під назвою NGC 7027 (на фото вище), повідомляють сьогодні дослідники в журналі Nature. Результат показує, що ця малоймовірна молекула, яка включає зазвичай нереактивний гелій, може бути створена в космосі. Коли цей наріжний камінь підтверджений, здається, що еволюція наступних 13 мільярдів років хімії стоїть на більш твердому ґрунті.
Спектрометр – це оптичний прилад, який використовують для досліджень накопичення спектру та його аналізу за допомогою аналітичних методів. Нагадаємо, що спектр – це сукупність кольорових смуг, які отримуються в результаті проходження світлового променя через призму.
Як пише CNN News, відкриття іона гідриду гелію – це прекрасна демонстрація тенденції природи до утворення молекул. Так вважає Девід Нойфельд, співавтор дослідження, професор кафедри фізики і астрономії Університету Джона Хопкінса.
Дослідники вважають, що нове відкриття, яке опубліковано в журналі Nature підтверджує ключову частину базового розуміння простої хімії у Всесвіті відразу після її народження. На думку вчених, ця робота підтверджує ключову частину базового розуміння простої хімії раннього Всесвіту і дозволяє пояснити, як за мільярди років він перетворився в сучасну складну хімію.
Натхнення: hi-news.ru