Se encuentran evidencias de la esquiva química de los primeros minutos del universo
Fuente: Composición: Diseño NIESYTO; Imagen NGC 7027: William B. Latter (SIRTF Science Center/Caltech) y N
Una imagen que muestra el espectro de HeH+ observado con Great on board of Sofia hacia la nebulosa planetaria NGC 7027
A pesar de que el ion hidruro de helio HeH+ apareció por primera vez hace 13.800 millones de años, tras el big bang, desde la perspectiva de la humanidad se había perdido en el espacio. El hidrógeno y el helio fueron los dos primeros elementos, y en las condiciones extremas de nacimiento del universo los astroquímicos supusieron que formaron el primer enlace molecular de la historia en el HeH+. Rolf Güsten, del Instituto Max Planck de Radioastronomía (Alemania), y sus colegas sabían que el HeH+ podía existir, ya que fue detectado en el laboratorio en 1925. Pero ahora, por primera vez, lo han espiado de forma convincente en el espacio, en una nebulosa que existe en el universo actual.
«La falta de evidencia de HeH+ provocó algunas dudas sobre si entendemos la formación y destrucción de esta molécula especial tan bien como pensábamos», dice Güsten a Chemistry World.
Güsten y sus colegas han observado el estado básico de rotación del HeH+ en una nebulosa planetaria utilizando un espectrómetro de terahercios (THz) que vuela en el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (Sofia). De hecho, este estudio es una de las razones por las que se construyó el instrumento Receptor Alemán de Astronomía en Frecuencias de Terahercios.
Los científicos no lograron anteriormente encontrar pruebas de espectroscopia infrarroja vibracional para el HeH+ a pesar de los grandes esfuerzos realizados. La espectrometría de terahercios es una alternativa difícil. El estado básico de rotación del HeH+ tiene una longitud de onda de 149,137µm. El ozono y el agua de la atmósfera terrestre bloquean toda esta luz, por lo que los investigadores tuvieron que recurrir a la estratosfera.
Fuente: Izquierda: © Carlos Durán/MPIfR; Derecha: © NASA Photo/Jim Ross
El Gran espectrómetro del infrarrojo lejano (izquierda) está montado en la brida del telescopio del observatorio volante Sofía (derecha)
Mientras tanto, los rasgos espectroscópicos de los enlaces carbono-hidrógeno mucho más comunes aparecen a 149,09µm y 149,39µm. Por tanto, el éxito requería una alta resolución espectral y sensores muy sensibles, ya que el equipo de Güsten esperaba que la señal fuera débil. Alcanzar el rango de frecuencias de 2THz de la señal de 149,137µm también «requirió varios años de avances tecnológicos».
«Se trata de una gran primera detección de una especie molecular que sin duda es de interés y relevancia para una comunidad astronómica más amplia, y esta detección abre la puerta a nuevos estudios», comenta el astrónomo Jan Cami, de la Universidad de Ontario Occidental (Canadá).
Por ejemplo, Güsten y sus colegas buscarán más HeH+ cuando Sofía vuele la próxima vez, en junio. Pero ahora que saben que el HeH+ existe, pueden empezar a buscarlo más atrás en el tiempo, hacia el big bang. Aprovecharán los corrimientos al rojo cosmológicos, similares a la forma en que las longitudes de onda emitidas por los objetos que se alejan de los observadores se expanden en el desplazamiento Doppler. Esto multiplicará la longitud de onda del HeH+ aproximadamente por diez, explica, haciendo que la luz del universo joven sea visible «desde grandes observatorios terrestres», dice Güsten.