Znaleziono dowody na nieuchwytną chemię z pierwszych minut wszechświata
Źródło: Skład: Projekt NIESYTO; Obraz NGC 7027: William B. Latter (SIRTF Science Center/Caltech) i N
Obraz przedstawiający widmo HeH+ zaobserwowane za pomocą Great na pokładzie Sofii w kierunku mgławicy planetarnej NGC 7027
Mimo że jon wodorkowy helu HeH+ pojawił się po raz pierwszy 13,8 miliarda lat temu, po wielkim wybuchu, z perspektywy ludzkości zaginął w kosmosie. Wodór i hel były dwoma pierwszymi pierwiastkami, a w ekstremalnych warunkach narodzin wszechświata astrochemicy przypuszczali, że utworzyły one pierwsze w historii wiązanie molekularne w HeH+… Rolf Güsten z Instytutu Radioastronomii Maxa Plancka w Niemczech i jego współpracownicy wiedzieli, że HeH+ może istnieć – został on zauważony w laboratorium w 1925 roku. Ale teraz, mają przekonująco spied go w przestrzeni po raz pierwszy, w mgławicy, która istnieje w obecnym wszechświecie.
'Brak dowodów HeH+ spowodował pewne wątpliwości, czy robimy zrozumieć powstawanie i niszczenie tej specjalnej cząsteczki tak dobrze, jak myśleliśmy,’ Güsten mówi Chemistry World. Teraz te obawy zniknęły.’
Güsten i współpracownicy zaobserwowali rotacyjny stan podstawowy HeH+ w mgławicy planetarnej za pomocą terahercowego (THz) spektrometru latającego na pokładowym Stratosferycznym Obserwatorium Astronomii w Podczerwieni (Sofia). W rzeczywistości, badania te są jednym z powodów, dla których zbudowano niemiecki instrument Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies.
Naukowcom wcześniej nie udało się znaleźć dowodów na wibracyjną spektroskopię w podczerwieni dla HeH+ pomimo wielkich wysiłków. Spektrometria terahercowa jest trudną alternatywą. Rotacyjny stan podstawowy HeH+ ma długość fali 149,137µm. Ozon i woda w atmosferze ziemskiej blokują całe to światło, co oznacza, że badacze musieli udać się do stratosfery.
Źródło: Lewa: © Carlos Duran/MPIfR; Prawa: © NASA Photo/Jim Ross
Wielki spektrometr dalekiej podczerwieni (po lewej) jest zamontowany do kołnierza teleskopu latającego obserwatorium Sofia (po prawej)
W międzyczasie cechy spektroskopowe pochodzące od znacznie bardziej powszechnych wiązań węgiel-wodór pojawiają się przy 149,09µm i 149,39µm. Sukces wymagał zatem wysokiej rozdzielczości spektralnej i bardzo czułych czujników, ponieważ zespół Güstena spodziewał się, że sygnał będzie słaby. Osiągnięcie zakresu częstotliwości 2THz sygnału 149.137µm również „zajęło kilka lat postępu technologicznego”.
„Jest to wspaniała pierwsza detekcja gatunku molekularnego, który z pewnością jest interesujący i istotny dla szerszej społeczności astronomicznej, a ta detekcja otwiera drzwi do dalszych badań” komentuje astronom Jan Cami z University of Western Ontario, Kanada.
Na przykład, Güsten i koledzy będą szukać więcej HeH+, kiedy Sofia poleci w czerwcu. Ale teraz wiedzą, że HeH+ istnieje, mogą zacząć szukać go dalej w czasie, w kierunku wielkiego wybuchu. Wykorzystają kosmologiczne przesunięcia ku czerwieni, podobne do tego, jak rozszerzają się długości fal emitowanych przez obiekty oddalające się od obserwatorów w wyniku przesunięcia Dopplera. To pomnoży długość fali HeH+ około dziesięciokrotnie, wyjaśnia, czyniąc światło z młodego wszechświata widocznym „z dużych obserwatoriów naziemnych”, mówi Güsten.
.