Evidência encontrada para a química elusiva dos primeiros minutos do universo
Fonte: Composição: Desenho NIESYTO; Imagem NGC 7027: William B. Latter (SIRTF Science Center/Caltech) e N
Uma imagem mostrando o espectro de HeH+ como observado com Great a bordo de Sofia em direção à nebulosa planetária NGC 7027
Embora o íon hélio HeH+ tenha aparecido pela primeira vez há 13,8 bilhões de anos atrás, após o big bang, da perspectiva da humanidade ele tinha se perdido no espaço. Hidrogênio e hélio foram os dois primeiros elementos, e nas condições extremas de nascimento do universo os astroquímicos presumiram ter formado a primeira ligação molecular de sempre em HeH+… Rolf Güsten do Instituto Max Planck de Radioastronomia na Alemanha, e os colegas sabiam que HeH+ pode existir – ele foi avistado no laboratório em 1925. Mas agora, pela primeira vez, eles o espiaram de forma convincente no espaço, em uma nebulosa que existe no universo atual.
‘A falta de evidência de HeH+ causou algumas dúvidas se nós entendemos a formação e destruição desta molécula especial tão bem quanto pensávamos’, disse Güsten ao Chemistry World. Esta preocupação desapareceu agora.’
Güsten e colegas observaram o estado rotacional de HeH+ em uma nebulosa planetária usando um espectrômetro terahertz (THz) voando no Observatório Atmosférico de Astronomia Infravermelha (Sofia). Na verdade, este estudo é uma das razões pelas quais o receptor alemão para astronomia no instrumento de frequências Terahertz foi construído.
Scientistas anteriormente falharam em encontrar evidências de espectroscopia de infravermelho vibracional para HeH+ apesar de grande esforço. A espectroscopia Terahertz é uma alternativa difícil. O estado de rotação do solo HeH+ tem um comprimento de onda de 149.137µm. O ozônio e a água na atmosfera terrestre bloqueiam toda essa luz, o que significa que os pesquisadores tiveram que levar para a estratosfera.
Source: Esquerda: © Carlos Duran/MPIfR; Direita: © NASA Photo/Jim Ross
O grande espectrómetro de infravermelhos longínquos (esquerda) é montado na flange telescópica do observatório voador Sofia (direita)
Meanwhile, spectroscopic features from much more common carbon-hydrogen bonds appear at 149.09µm and 149.39µm. O sucesso, portanto, exigiu alta resolução espectral, e sensores muito sensíveis, já que a equipe de Güsten esperava que o sinal fosse fraco. Alcançar a faixa de frequência de 2THz do sinal de 149,137µm também ‘levou vários anos de avanços tecnológicos’.
‘Esta é uma grande primeira detecção de uma espécie molecular que certamente é de interesse e relevância para uma comunidade astronômica mais ampla, e esta detecção abre a porta para mais estudos’, comenta o astrônomo Jan Cami da Universidade de Western Ontario, Canadá.
‘Por exemplo, Güsten e colegas vão procurar mais HeH+ quando Sofia voar em junho próximo. Mas agora eles sabem que HeH+ existe, podem começar a procurá-lo mais atrás no tempo em direção ao big bang. Eles vão explorar os redshifts cosmológicos, semelhantes a como os comprimentos de onda emitidos por objetos que se afastam dos observadores se expandem no Doppler shift. Isso multiplicará o comprimento de onda HeH+ aproximadamente dez vezes, explica ele, tornando a luz do jovem universo visível “a partir de grandes observatórios terrestres”, diz Güsten.