Universumin ensimmäisen tyyppinen molekyyli löydettiin vihdoin

Tutkijat ovat ilmoittaneet, että ensimmäisen tyyppinen molekyyli, joka on koskaan muodostunut maailmankaikkeudessa, on havaittu avaruudessa ensimmäistä kertaa vuosikymmenien kestäneen tutkimuksen jälkeen. Löytöpaperi julkaistiin 17. huhtikuuta 2019 vertaisarvioidussa Nature -lehdessä .

Saksan Max Planckin radioastronomiainstituutin tutkijat sanoivat, että molekyyli, heliumhydridi tai HeH +, muodostui juuri Ison räjähdyksen jälkeen melkein 14 miljardia vuotta sitten. Tutkijat löysivät molekyylin allekirjoituksen omassa Linnunradan galaksissamme NASA: n ilmassa olevassa SOFIA-observatoriossa, kun lentokoneet lensivat korkealla maanpinnan yläpuolella ja osoittivat instrumenttinsa avaruuteen.

SOFIA (Stratospheric Infrared Astronomy Observatory for Infrared Astronomy) kohoaa lumen peittämien Sierra Nevadan vuorten yli kaukoputken oven ollessa avoinna koeajan aikana. SOFIA on modifioitu Boeing 747SP -lentokone. Kuva NASA: n / Jim Rossin kautta.

Kun maailmankaikkeus oli vielä hyvin nuori, oli olemassa vain muutama tyyppisiä atomeja, lähinnä heliumia ja vetyä. Tutkijat uskovat, että noin 100 000 vuotta suuren räjähdyksen jälkeen helium ja vety yhdistyivät molekyylin muodostamiseksi ensimmäistä kertaa. Tutkijat ovat päättäneet, että heliumhydridi oli tämä ensimmäinen, ensisijainen molekyyli. Ongelmana on kuitenkin, että tutkijat eivät löytäneet heliumhydridiä avaruudesta. Lehden pääkirjailija on Rolf Guesten Max Planckin radioastronomiainstituutista Bonnissa, Saksassa. Guesten sanoi lausunnossaan:

Todisteiden puuttuminen heliumhydridin olemassaolosta tähtienvälisessä tilassa oli astronomian dilemma vuosikymmenien ajan.

SOFIA löysi nykyaikaista heliumhydridiä planetaarisesta sumusta, jäännös siitä, mikä oli aikaisemmin aurinkoa muistuttava tähti. 3000 valovuoden päässä lähellä Cygnus-tähdistöä, sumussa, nimeltään NGC 7027, on olosuhteet, jotka sallivat tämän mysteerimolekyylin muodostumisen. Harold Yorke on SOFIA Science Centerin johtaja Kalifornian Piilaaksossa. Yorke sanoi lausunnossaan:

Tämä molekyyli varjosti siellä, mutta tarvitsimme oikeita instrumentteja, jotka tekivät havaintoja oikeassa asennossa - ja SOFIA pystyi tekemään sen täydellisesti.

Kuva planetaarisesta sumusta NGC 7027, jossa on kuva heliumhydridimolekyyleistä. Tässä planeettasumussa SOFIA havaitsi heliumhydridin, heliumin (punainen) ja vedyn (sininen) yhdistelmän, joka oli ensimmäinen tyyppi molekyyliä, joka on koskaan muodostunut varhaisessa universumissa. Tämä on ensimmäinen kerta, kun heliumhydridiä löydetään nykymaailmasta. Kuva NASA / ESA / Hubble Processing: Judy Schmidt.

Tutkijoiden mukaan heliumhydridi on hieno molekyyli. Tämä johtuu siitä, että helium itsessään on jalokaasu, minkä vuoksi on erittäin epätodennäköistä yhdistyä minkään muun tyyppiseen atomiin. Mutta vuonna 1925 tiedemiehet pystyivät luomaan molekyylin laboratoriossa koaksioimalla heliumia jakamaan yhden sen elektronista vetyionin kanssa.

Sitten, 1970-luvun lopulla, planeettasumua, jota kutsuttiin nimellä NGC 7027, tutkijat ajattelivat, että tämä ympäristö saattoi olla oikein heliumhydridin muodostamiseksi. Mutta heidän havaintonsa olivat epäselviä. Ja vaikka myöhemmissä tutkimuksissa vihjattiin, että se voisi olla siellä, käytetyillä avaruusteleskoopeilla ei ollut tekniikkaa poimia heliumhydridisignaalia kaikista muista sumun molekyyleistä.

Vuonna 2016 tutkijat kääntyivät SOFIA: n puoleen. Ilma-aluksella, joka lentää korkeintaan 4500 jalkaa (13 700 metriä) tekemään havaintoja maan ilmakehän yläpuolella, on hyöty avaruusteleskoopeilla, jotka eivät palaa jokaisen lennon jälkeen. Se tarkoittaa, että tutkijat voivat vaihtaa instrumentteja ja asentaa uusimman tekniikan. Äskettäinen päivitys yhteen SOFIA-instrumentteihin lisäsi spesifisen kanavan heliumhydridille, jota aikaisemmilla teleskoopeilla ei ollut. Laite toimii kuin radiovastaanotin. Tutkijat virittävät etsimänsä molekyylin taajuuden, kuten FM-radion virittäminen oikealle asemalle.

Guesten oli aluksella SOFIA, kun heliumhydridin signaali tuli lopulta ääneen ja selvästi. Hän sanoi:

Oli niin jännittävää olla siellä nähdä heliumhydridin ensimmäistä kertaa tiedoissa. Tämä tuo pitkän etsinnän onnelliseen loppuun ja eliminoi epäilykset siitä, ymmärrämmeko varhaisen maailmankaikkeuden taustalla olevaa kemiaa.

Pohjaviiva: Tutkijat ovat ensimmäistä kertaa havainneet avaruusmaailmassa koskaan muodostuneen ensimmäisen tyyppisen molekyylin - heliumhydridin - signaalin.

Lähde: heliumhydridi-ionin HeH + astrofysikaalinen havaitseminen

NASA: n kautta