Tokiems dalykams kaip žvaigždės, galaktikos, planetos ir gyvybės formos, tokios kaip mes, egzistuoti reikia daugybės sudėtingų molekulių. Bet prieš tai, kai žmonės ir visos mūsų sudarytos sudėtingos molekulės negalėjo egzistuoti, turėjo būti pirmoji pirmapradė molekulė, pradėjusi ilgą cheminių įvykių grandinę, kuri atvedė prie visko, ką matote aplink jus.
Nors egzistavimas ilgą laiką buvo pagrįstas teorija, mokslininkams buvo problemiška tos molekulės stebėjimo įrodymų stoka. Dabar jie tai rado ir tie mokslininkai gali lengvai pailsėti. Jų prognozinė teorija laimi!
Pačiomis ankstyviausiomis Visatos dienomis buvo tik du ar trys atomų tipai. Vandenilis, helis ir nedidelis kiekis ličio buvo sukurti didžiojo sprogimo branduolio sintezės būdu. Visi kiti elementai buvo kalti vėliau, žvaigždutėmis. Žvaigždės dažniausiai yra vandenilis, tačiau žvaigždės negalėjo susiformuoti iš paprastų vandenilio atomų, sukurtų Didžiajame sprogime. Jie susidaro iš vadinamojo molekulinio vandenilio. O molekulinis vandenilis negalėjo susiformuoti be vadinamosios „pirmosios molekulės“, helio ir vandenilio derinio, vadinamo helio hidridu. Teorija sako, kad helio hidridas buvo sukurtas maždaug po 100 000 metų po Didžiojo sprogimo.
„Buvo labai įdomu ten būti, pirmą kartą matant helio hidridą duomenyse“.
Rolfas Guestenas, Makso Plancko radijo astronomijos institutas, pagrindinis autorius.
Galite nufotografuoti momentinį ankstyvosios Visatos kadrą, praėjus maždaug 100 000 metų po Didžiojo sprogimo. Buvo labai karšta, o ten gyveno tik vandenilis, helis ir mažytis ličio kiekis. Kad Visatos atominė populiacija galėtų įvairėti, turėjo susiformuoti žvaigždės. Pradėjus vėsti, sąlygos pradėjo bręsti, kad susiformuotų žvaigždės.
Bet turėjo nutikti ir kažkas kita. Visatos atvėsimo nepakako žvaigždėms susiformuoti. Turėjo būti sukurtas molekulinis vandenilis, nes žvaigždės daugiausia gaminamos iš molekulinio vandenilio, o ne iš paprastojo atominio vandenilio, kurį sukūrė Didysis sprogimas. (Mokslininkai to nevadina paprastu vandeniliu, jie vadina tiesiog vandenilio atomu.)
Didžioji dalis Visatos vandenilio yra molekulinis vandenilis.
Bet vienas vandenilio atomas yra retas šiandienos visatoje, nes jis yra laisvasis radikalas ir tikrai reaguoja. Molekulinis vandenilis yra molekulė, kurioje du vandenilio atomai yra sujungti. Jis susideda iš dviejų protonų ir dviejų elektronų ir yra labai stabilus. Erdvėje yra masyvūs molekulinio vandenilio debesys ir žvaigždės.
Ankstyvosios Visatos problema buvo ta, kad, nors viskas vėsta, molekulinis vandenilis negalėjo susiformuoti pats. Remiantis teorija, paprastam vandeniliui reikėjo sąveikos su konkrečia molekule, kad ji galėtų susidaryti, ir ta molekulė buvo helio hidridas. Ši sąveika buvo pirmasis Visatos chemijos žingsnis.
„Įrodymų apie helio hidrido egzistavimą tarpžvaigždinėje erdvėje trūkumas buvo astronomijos dilema dešimtmečius“.
Rolfas Guestenas, Makso Plancko radijo astronomijos institutas, pagrindinis autorius
Nors teorija teigė, kad helio hidridas turėjo egzistuoti, ir nors jis buvo sukurtas laboratorijoje 1925 m., Jis niekada nebuvo matomas kosmose. Tai labai marinuota molekulė, nes vienas iš jo atomų yra helis, tauriosios dujos. Tauriosios dujos labai nenoriai reaguoja su kitais atomais.
Bet dabar jie tai rado.
Balandžio 17 d. Žurnale „Nature“ paskelbtame dokumente tyrėjai aprašė, kaip jie aptiko nemandagų helio hidridą
planetų ūkas, vadinamas NGC 7027. Jie naudojo NASA SOFIA arba
Stratosferos infraraudonųjų spindulių astronomijos observatorija, jos ieškoti. SOFIA yra konvertuotas „Boeing 747SP“, skrendantis dideliame aukštyje, virš atmosferos trukdžių, kad būtų galima stebėti.
Nuo 1970 m. Mokslininkai manė, kad NGC 7027 turėjo būtinas helio hidrido egzistavimo sąlygas. Naudodamiesi SOFIA ir vokišku GREAT instrumentu (vokiečių imtuvas Terahertz dažniuose), jie zondavo NGC 7027, ieškodami neįmanomos molekulės.
Pagrindinis darbo autorius yra Rolfas Guestenas iš Makso Plancko radijo astronomijos instituto Bonoje, Vokietijoje. „Įrodymų, kad helio hidridas egzistuoja tarpžvaigždinėje erdvėje, stoka buvo astronomijos dilema dešimtmečius“, - sakė A. Guestenas.
Planetinis ūkas, kuriame tyrėjai jį pastebėjo, turi tinkamas sąlygas susidaryti helio hidriui. Senėjanti žvaigždė skleidė reikiamą šilumos ir ultravioletinį spinduliavimą, kad molekulė galėtų susiformuoti. Bet pažiūrėti į tą ūką pasirodė labai sunku. Įveskite SOFIA ir GREAT.
SOFIA yra tarsi hibridas tarp antžeminio teleskopo ir kosminio teleskopo. Nuo savo taško, esančio 45 000 pėdų atstumu, jame nėra daugumos atmosferos trikdžių, panašių į kosminį teleskopą. Bet jis yra lankstesnis. Jis nusileidžia tarp misijų, o jo prietaisus galima pakeisti ar pritaikyti labiau kaip antžeminio teleskopo skardinę.
Šiuo atveju vokiška GREAT priemonė buvo integruota į SOFIA 2011 m. Ir įrodyta, kad ji yra pagrindinė šio tyrimo dalis.
„Mes galime pakeisti prietaisus ir įdiegti naujausias technologijas“, - sakė Naseemas Rangwala, SOFIA projekto mokslininko pavaduotojas. „Šis lankstumas leidžia mums pagerinti stebėjimus ir atsakyti į aktualiausius klausimus, į kuriuos nori atsakyti mokslininkai“.
2016 m. Mokslininkai pradėjo naudoti SOFIA ir GREAT, norėdami nustatyti NGC 7027 netiriam helio hidridui. Kiekviena molekulė sąveikauja su šviesa savo dažniu, o GREAT buvo sureguliuota pagal helio hidrido dažnį, panašiai kaip radijo derinimas prie tam tikros stoties. Ir jiems pagaliau pasisekė.
Buvo labai įdomu ten būti, pirmą kartą matant helio hidridą. Tai leidžia ilgai ieškoti laimingos pabaigos ir pašalina abejones dėl mūsų supratimo apie pagrindinę ankstyvosios visatos chemiją.
Rolfas Guestenas, Makso Plancko radijo astronomijos institutas, pagrindinis autorius
„Buvo labai įdomu ten būti pirmą kartą pamačius helio hidridą duomenyse“, - sakė A. Guestenas. „Tai leidžia ilgai ieškoti laimingos pabaigos ir pašalina abejones dėl mūsų supratimo apie pagrindinę ankstyvosios visatos chemiją“.
Taigi tai yra laiminga vieno iš ilgiausiai užduodamų astronomijos klausimų pabaiga. Sėkminga helio hidrido paieška yra graži pergalė mūsų teorijoms, detalizuojančioms Visatos evoliuciją.
Jei draugaujate su mokslininke, eikite nupirkti jai alaus ir parodykite, kad įvertinate jų sunkų darbą!
Šaltiniai
- Tyrimo darbas: helio hidrido jonų HeH astrofizinis nustatymas
- Pranešimas spaudai: Pagaliau atrasta pirmoji Visatos rūšis
- NASA: „SOFIA“ svetainė
- Vikipedija: helio hidrido jonas
