Evidence found for elusive chemistry from the universe’s first minutes
Source: Összetétel: NIESYTO design; Kép NGC 7027: William B. Latter (SIRTF Science Center/Caltech) és N
Az NGC 7027
Bár a hélium-hidridion HeH+ először 13,8 milliárd évvel ezelőtt, az ősrobbanás után jelent meg, az emberiség szemszögéből nézve a HeH+ a világűrben elveszett. A hidrogén és a hélium volt a két első elem, és az univerzum szélsőséges születési körülményei között az asztrokémikusok feltételezték, hogy a HeH+-ban alakult ki a világegyetem első molekuláris kötése… Rolf Güsten, a németországi Max Planck Rádiócsillagászati Intézet munkatársa és kollégái tudták, hogy a HeH+ létezhet – 1925-ben laboratóriumban észlelték. De most először meggyőzően kiszúrták az űrben, egy olyan ködben, amely a jelenlegi világegyetemben létezik.
“A HeH+ kimutatásának hiánya kétségeket ébresztett, hogy valóban olyan jól értjük-e ennek a különleges molekulának a keletkezését és pusztulását, mint gondoltuk” – mondta Güsten a Chemistry Worldnek. ‘Ez az aggodalom most megszűnt.’
Güsten és munkatársai a HeH+ rotációs alapállapotát egy planetáris ködben figyelték meg a levegőben repülő Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (Sofia) terahertzes (THz) spektrométerrel. Valójában ez a vizsgálat az egyik oka annak, hogy megépült a német Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies műszer.
A tudósoknak korábban a nagy erőfeszítések ellenére sem sikerült rezgési infravörös spektroszkópiai bizonyítékot találniuk a HeH+-ra. A terahertzes spektrometria nehéz alternatívát jelent. A HeH+ rotációs alapállapotának hullámhossza 149,137 µm. A Föld légkörében lévő ózon és víz elzárja ezt a fényt, ami azt jelenti, hogy a kutatóknak a sztratoszférába kellett jutniuk.
forrás: Balra: © Carlos Duran/MPIfR; Jobbra: © NASA Photo/Jim Ross
A Nagy távoli infravörös spektrométer (balra) a Sofia repülő obszervatórium távcső karimájára van szerelve (jobbra)
Az ennél sokkal gyakoribb szén-hidrogén kötésekből származó spektroszkópiai jellemzők 149,09 µm-nél és 149,39 µm-nél jelennek meg. A sikerhez tehát nagy spektrális felbontásra és nagyon érzékeny szenzorokra volt szükség, mivel Güsten csapata gyenge jelre számított. A 149,137µm-es jel 2THz-es frekvenciatartományának elérése szintén “több éves technológiai fejlesztést igényelt”.
“Ez egy olyan molekuláris faj első nagyszerű észlelése, amely minden bizonnyal érdekes és fontos a szélesebb csillagászati közösség számára, és ez az észlelés megnyitja az utat a további vizsgálatok előtt” – kommentálja Jan Cami csillagász a kanadai Nyugat-Ontario Egyetemről.
Güsten és kollégái például további HeH+ után fognak kutatni, amikor a Sofia legközelebb, júniusban repül. De most, hogy már tudják, hogy a HeH+ létezik, elkezdhetik keresni az időben hátrább, az ősrobbanás felé. Ki fogják használni a kozmológiai vöröseltolódásokat, hasonlóan ahhoz, ahogyan a megfigyelőtől távolodó objektumok által kibocsátott hullámhosszok a Doppler-eltolódás során tágulnak. Ez körülbelül tízszeresére növeli a HeH+ hullámhosszát, magyarázza, így a fiatal világegyetem fénye láthatóvá válik “a nagy földi obszervatóriumokból”, mondja Güsten.