Evidență găsită pentru o chimie evazivă din primele minute ale universului
Sursa: Compoziție: NIESYTO design; Imagine NGC 7027: William B. Latter (SIRTF Science Center/Caltech) și N
O imagine care arată spectrul HeH+ așa cum a fost observat cu Great la bordul lui Sofia spre nebuloasa planetară NGC 7027
În ciuda faptului că ionul de hidrură de heliu HeH+ a apărut pentru prima dată în urmă cu 13,8 miliarde de ani, după big bang, din perspectiva umanității acesta a fost pierdut în spațiu. Hidrogenul și heliul au fost primele două elemente, iar în condițiile extreme de naștere ale universului, astrochimiștii au presupus că acestea au format prima legătură moleculară vreodată în HeH+… Rolf Güsten, de la Institutul Max Planck de Radioastronomie din Germania, și colegii săi știau că HeH+ poate exista – a fost observat în laborator în 1925. Dar acum, ei l-au zărit în mod convingător în spațiu pentru prima dată, într-o nebuloasă care există în universul actual.
„Lipsa dovezilor de HeH+ a provocat unele îndoieli dacă înțelegem formarea și distrugerea acestei molecule speciale atât de bine pe cât credeam”, spune Güsten pentru Chemistry World. ‘Această îngrijorare a dispărut acum.”
Güsten și colegii săi au observat starea fundamentală de rotație a HeH+ într-o nebuloasă planetară folosind un spectrometru terahertz (THz) care zboară pe Observatorul Stratosferic pentru Astronomie în Infraroșu (Sofia), aflat în aer. De fapt, acest studiu este unul dintre motivele pentru care a fost construit instrumentul german Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies.
Științii nu au reușit anterior să găsească dovezi de spectroscopie vibrațională în infraroșu pentru HeH+, în ciuda unor eforturi mari. Spectrometria terahertz este o alternativă dificilă. Starea fundamentală rotațională a HeH+ are o lungime de undă de 149,137µm. Ozonul și apa din atmosfera Pământului blochează toată această lumină, ceea ce înseamnă că cercetătorii au fost nevoiți să se ducă în stratosferă.
Sursa: Stânga: © Carlos Duran/MPIfR; Dreapta: © NASA Photo/Jim Ross
Spectrometrul Marele spectrometru în infraroșu îndepărtat (stânga) este montat pe flanșa telescopului observatorului zburător Sofia (dreapta)
Între timp, caracteristicile spectroscopice ale unor legături carbon-hidrogen mult mai comune apar la 149,09µm și 149,39µm. Prin urmare, succesul a necesitat o rezoluție spectrală ridicată și senzori foarte sensibili, deoarece echipa lui Güsten se aștepta ca semnalul să fie slab. Atingerea gamei de frecvențe de 2THz a semnalului de 149,137µm a necesitat, de asemenea, „mai mulți ani de progrese tehnologice”.
„Aceasta este o primă detecție excelentă a unei specii moleculare care este cu siguranță interesantă și relevantă pentru o comunitate astronomică mai largă, iar această detecție deschide ușa pentru studii ulterioare”, comentează astronomul Jan Cami de la University of Western Ontario, Canada.
De exemplu, Güsten și colegii săi vor căuta mai mult HeH+ atunci când Sofia va zbura data viitoare, în iunie. Dar acum că știu că HeH+ există, ei pot începe să îl caute mai departe în timp, spre Big Bang. Ei vor exploata deplasările cosmologice spre roșu, similar cu modul în care lungimile de undă emise de obiectele care se îndepărtează de observatori se extind prin deplasarea Doppler. Acest lucru va multiplica lungimea de undă a HeH+ de aproximativ zece ori, explică el, ceea ce va face ca lumina din universul tânăr să fie vizibilă „de la marile observatoare de la sol”, spune Güsten.
.