Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как и когда во Вселенной появились молекулы? После Большого взрыва около 14 миллиардов лет назад в результате химических реакций появились молекулы, которые сыграли решающую роль в формировании всего, что мы знаем. Но что это были за молекулы оставалось загадкой. К счастью, до недавнего времени: недавно ученые обнаружили самую первую молекулу Вселенной.
Открытие совершила международная команда астрофизиков с помощью крупнейшей в мире стратосферной обсерватории Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) размещенной на самолете Boeing 747SP, который может летать над нижними слоями атмосферы. Примечательно, что SOFIA обладает спектрометром высокого разрешения. Именно этот инструмент позволил обнаружить молекулу. Оказалось, что самая первая молекула во Вселенной появилась примерно 100 000 лет спустя после Большого взрыва. Это произошло в 3000 световых годах от Земли, в планетарной туманности NGC 702. Теоретически, эта молекула должна была существовать – речь идет об ионе гидрида гелия (HeH+), который образовался из атомов гелия и водорода. Оба элемента являются самыми распространенными во Вселенной, причем в первую очередь это водород и только во вторую гелий. Ученые искали ее с 1925 года.
Молекулярная химия в космосе
Отсутствие окончательных доказательств существования HeH+ в межзвездном пространстве уже давно является дилеммой для астрономии. Астрохимические модели конца 1970-х годов указывали на возможность обнаружения таких объектов. Это привело ученых к мысли, что ион гидрида гелия может существовать в хаотичной планетной туманности, выброшенной звездами, похожими на Солнце, которые находятся на последней стадии своей эволюции – перед тем, как коллапсировать в сверхновые. О том, почему и как звезды коллапсируют в сверхновые, читайте в увлекательном материале Ильи Хеля.
Впервые молекулярный ион гидрида гелия был продемонстрирован в лаборатории в 1925 году. С тех пор исследователи искали эту молекулу на бескрайних космических просторах.
Планетная туманность NGC 702 расположена в направлении от созвездия Лебедя. В ней и находятся остатки погибшей звезды, которую окружает плотная оболочка. Исследователи полагают, что в этом первичном газе нейтральный гелий взаимодействовал с ионами водорода, образуя первую в истории Вселенной химическую связь, создав самую первую молекулу. Чтобы найти неуловимую молекулу, ученые искали характерные частоты света, который она излучает, в частности спектральную линию в дальнем инфракрасном диапазоне, которая обычно блокируется земной атмосферой. Но спектрометр дальнего инфракрасного диапазона на борту «Софии» позволил им впервые обнаружить эту сигнатуру в планетарной туманности под названием NGC 7027 (на фото выше), сообщают сегодня исследователи в журнале Nature. Результат показывает, что эта маловероятная молекула, включающая обычно нереактивный гелий, может быть создана в космосе. Когда этот краеугольный камень подтвержден, кажется, что эволюция последующих 13 миллиардов лет химии стоит на более твердой почве.
Спектрометр – это оптический прибор, который используют для исследований накопления спектра и его анализа с помощью аналитических методов. Напомню, что спектр – это совокупность цветных полос, которые получаются в результате прохождения светового луча через призму.
Как пишет CNN News, открытие иона гидрида гелия – это прекрасная демонстрация тенденции природы к образованию молекул. Так считает Дэвид Нойфельд, соавтор исследования и профессор кафедры физики и астрономии Университета Джона Хопкинса.
Несмотря на неперспективные ингредиенты, которые имеются в наличии, смесь водорода с неактивным благородным газом гелием и суровую окружающую среду при тысячах градусов Цельсия, образуется хрупкая молекула. Примечательно, что это явление может быть не только замечено астрономами, но и понято с помощью разработанных нами теоретических моделей.
Исследователи считают, что новое открытие, которое опубликовано в журнале Nature подтверждает ключевую часть базового понимания простой химии во Вселенной сразу после ее рождения. По мнению ученых, эта работа подтверждает ключевую часть базового понимания простой химии в ранней Вселенной и позволяет объяснить, как за миллиарды лет она превратилась в современную сложную химию.
По информации https://earth-chronicles.ru/news/2020-04-17-139510
Обозрение "Terra & Comp".
