Et par hundrede tusinde år efter Big Bang afkøles den varme, unge suppe i vores univers nok til, at de mindste byggesten i livet kunne kombineres til atomer for første gang. En svag, 6.700 grader Fahrenheit dag (3.700 grader celsius), et heliumatom glomede ned på et enkelt proton - faktisk en positivt ladet hydrogenion - og universets allerførste molekyle blev dannet: heliumhydrid eller HeH +.
Forskere har studeret laboratoriefremstillede versioner af dette urealmolekyle i næsten et århundrede, men de har aldrig fundet spor af det i vores moderne univers - indtil nu. I en ny undersøgelse, der blev offentliggjort i dag (17. april) i tidsskriftet Nature, rapporterer astronomer om deres brug af et luftbåret teleskop til at opdage HeH + -smolning i gasskyen omkring en døende stjerne omkring 3.000 lysår væk.
Ifølge forskerne viser denne opdagelse, der har været mere end 13 milliarder år i skabelsen, endeligt, at HeH + er dannet naturligt under forhold, der ligner dem, der findes i det tidlige univers.
”Selvom HeH + er af begrænset betydning på Jorden i dag, begyndte universets kemi med denne ion,” skrev teamet i den nye undersøgelse. "Den utvetydige detektion, der er rapporteret her, bringer en årtier lang søgning til et lykkeligt slut til sidst."
Det første molekyle i universet
HeH + er den stærkeste kendte syre på Jorden og blev først syntetiseret i et laboratorium i 1925. Fordi det er lavet af brint og helium - de to mest rigelige elementer i universet og de første, der kom ud fra atomreaktoren i Big Bang 13,8 milliarder for år siden - forskere har længe forudsagt, at molekylet var det allerførste, der dannede, da det afkølende univers gjorde det muligt for protoner, neutroner og elektroner at eksistere side om side i atomer.
Forskere kan ikke spole universet tilbage for at jage efter dette nye molekyle, hvor det blev født, men de kan kigge efter det i dele af det moderne univers, der bedst replikerer disse superhot, superdense forhold - i de unge tåger af gas og plasma, der eksploderer ud af døende stjerner.
Disse såkaldte planetnebulerer dannes, når sollignende stjerner når slutningen af deres liv, sprænger deres ydre skaller og krymber sig i hvide dværge for langsomt at køle ned i krystalkugler. Når de døende stjerner afkøles, udstråler de stadig tilstrækkelig varme til at stribe nærliggende hydrogenatomer i deres elektroner og omdanne atomerne til de nakne protoner, der kræves for at HeH + skal dannes.
Det er vanskeligt at opdage HeH + i selv de nærmeste planettåber til Jorden, fordi det lyser på en infrarød bølgelængde, der let skjules af vores egen planets atmosfære. I den nye undersøgelse kom forskere omkring den atmosfæriske uklarhed ved hjælp af et højteknologisk teleskop monteret på et bevægende fly kaldet SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy).
I løbet af tre flyvninger i 2016 trænede teamet SOFIA's teleskop på en planetarisk tåge kaldet NGC 7027, omkring 3.000 lysår fra Jorden. Nebulens centrale stjerne er en af de hotteste, der er kendt på himlen, skrev forskerne, og skønnes at have kaste sin ydre kuvert kun for omkring 600 år siden. Fordi den omgivende tåge er så varm, ung og kompakt, er det et ideelt sted til jagt på HeH + -bølgelængder. Ifølge forskerne er det nøjagtigt, hvor SOFIA fandt dem.
"Opdagelsen af HeH + er en dramatisk og smuk demonstration af naturens tendens til at danne molekyler," siger en medforfatter David Neufeld, en professor ved Johns Hopkins University i Baltimore. "På trods af de kompromisløse ingredienser, der er tilgængelige, dannes en blanding af brint med den ureaktive ædelgas-helium og et hårdt miljø ved tusinder af grader Celsius, der danner et skrøbeligt molekyle."
