Undvigende molekyle, først i universet, opdaget i rummet

I begyndelsen, for mere end 13 milliarder år siden, universet var en udifferentieret suppe af tre enkle, enkeltatoms grundstoffer.

Stjerner ville ikke dannes i yderligere 100 millioner år.

Men inden for 100, 000 år med Big Bang, det allerførste molekyle dukkede op, et usandsynligt ægteskab mellem helium og brint kendt som en heliumhydridion, eller HeH ⁺ .

"Det var begyndelsen på kemi, sagde David Neufeld, en professor ved John's Hopkins University og medforfatter til en undersøgelse offentliggjort onsdag, der beskriver, hvordan - efter en søgning i flere årtier - videnskabsmænd endelig opdagede det undvigende molekyle i rummet.

"Dennelsen af ​​HeH ⁺ var det første skridt på en vej med stigende kompleksitet i universet, "et lige så betydningsfuldt skift som det fra encellet til flercellet liv på Jorden, sagde han til AFP.

Teoretiske modeller havde for længst overbevist astrofysikere om, at HeH ⁺ kom først, efterfulgt – i en præcis rækkefølge – af en parade af andre stadig mere komplekse og tunge molekyler.

HeH ⁺ var også blevet undersøgt i laboratoriet, allerede i 1925.

Men opdagede HeH ⁺ i dens naturlige habitat var forblevet uden for deres rækkevidde.

"Manglen på definitive beviser for selve dens eksistens i det interstellare rum har været et dilemma for astronomi i lang tid, " sagde hovedforfatter Rolf Gusten, en videnskabsmand ved Max Planck Institute for Radioastronomy i Bonn.

Forskere vidste, hvor de skulle lede.

Allerede i 1970'erne modeller foreslog, at HeH ⁺ skulle eksistere i betydelige mængder i de glødende gasser, som udsendes af døende sollignende stjerner, som skabte forhold svarende til dem, man fandt i det tidlige univers.

Et skrøbeligt molekyle

Problemet var, at de elektromagnetiske bølger afgivet af molekylet var i et område - langt-infrarødt - ophævet af Jordens atmosfære, og dermed uopdagelige fra jorden.

Så NASA og German Aerospace Center gik sammen om at skabe et luftbåret observatorium med tre hovedkomponenter:et massivt 2,7 meter teleskop, et infrarødt spektrometer, og en Boeing 747 – med en vindueslignende firkant skåret væk fra skroget – stor nok til at bære dem.

Fra en marchhøjde på næsten 14, 000 meter (45, 000 fod), Stratosfærisk Observatorium for Infrarød Astronomi, eller SOFIA, undgik 85 procent af den atmosfæriske "støj" fra jordbaserede teleskoper.

Data fra en serie på tre flyvninger i maj 2016 indeholdt de molekylære beviser, forskerne længe havde søgt, sammenflettet i den planetariske tåge NGC 7027 omkring 3, 000 lysår væk.

"Opdagelsen af ​​HeH ⁺ er en dramatisk og smuk demonstration af naturens tendens til at danne molekyler, sagde Neufeld.

I dette tilfælde, det gjorde det trods uheldige omstændigheder.

Selvom temperaturerne i det unge univers faldt hurtigt efter Big Bang, de var stadig i nærheden af ​​4, 000 grader Celsius, et fjendtligt miljø for molekylær binding.

I øvrigt, helium - en "ædel" gas - "har en meget lav tilbøjelighed til at danne molekyler, " forklarede Neufeld.

Dets forening med ioniseret brint var skrøbelig, og varede ikke ret længe, erstattet af gradvist mere robuste og komplekse molekylære bindinger.

Tungere grundstoffer såsom kulstof, ilt og nitrogen - og de mange molekyler, de gav anledning til - blev dannet senere stadig af de nukleare reaktioner, som driver stjerner.

© 2019 AFP