Яка молекула була першою у Всесвіті та яку роль вона відіграла в усьому, що було далі
- Вчені відтворили першу хімічну реакцію у Всесвіті, показавши, що молекула HeH+ відіграла важливу роль у формуванні зірок.
- Експеримент виявив, що швидкість реакції HeH+ з дейтерієм не сповільнюється при низьких температурах, що суперечить попереднім теоріям.
Вчені з Інституту ядерної фізики імені Макса Планка змогли відтворити першу хімічну реакцію, що сталася у Всесвіті після Великого вибуху. Експеримент показав, що перша молекула відіграла значно більшу роль у формуванні зірок, ніж вважалося раніше, що може змінити наше розуміння еволюції космосу.
Як перша молекула допомогла народитися зіркам?
Приблизно через 380 тисяч років після Великого вибуху Всесвіт охолов достатньо для того, щоб з'явилися перші нейтральні атоми – переважно водень та гелій. Це відкрило шлях для перших хімічних реакцій. Першою молекулою, що утворилася, став іон гідриду гелію (HeH+), який виник унаслідок з'єднання атома гелію та протона водню. Ця подія дала старт ланцюжку реакцій, що призвели до появи молекулярного водню (H2), найпоширенішої молекули у Всесвіті, пише 24 Канал з посиланням на Astronomy & Astrophysics.
Дивіться також Учені спростовують "найсильніші докази" позаземного життя на планеті K2-18b
Протягом наступних кількох сотень мільйонів років, у так звані "темні віки", у космосі ще не було зірок. Щоб перші зорі могли запалитися, газові хмари, з яких вони формувалися, мали охолонути й стиснутися, щоб потім знову почати розігріватися. Молекули, такі як HeH+, були необхідні для цього процесу, оскільки вони ефективно випромінювали теплову енергію.
Дослідники вперше успішно відтворили цю реакцію в умовах, схожих на ті, що існували в ранньому Всесвіті. Вони досліджували реакцію HeH+ з дейтерієм, ізотопом водню, що містить додатковий нейтрон в атомному ядрі поряд з протоном. Коли HeH+ реагує з дейтерієм, замість H2+ утворюється іон HD+, а також нейтральний атом гелію.
Експеримент проводився на кріогенному накопичувальному кільці (CSR) в MPIK у Гейдельберзі – унікальному в світі приладі для дослідження молекулярних і атомних реакцій в умовах, схожих на космічні. Для цього іони HeH+ зберігалися в іонному накопичувальному кільці діаметром 35 метрів протягом 60 секунд при температурі всього кілька кельвінів (-267 градусів Цельсія) і накладалися на пучок нейтральних атомів дейтерію. Регулюючи відносну швидкість двох пучків частинок, вчені змогли дослідити, як частота зіткнень змінюється залежно від енергії зіткнення, яка безпосередньо пов'язана з температурою.
Вони виявили, що, всупереч попереднім прогнозам, швидкість цієї реакції не сповільнюється зі зниженням температури, а залишається майже постійною.
Попередні теорії передбачали значне зниження ймовірності реакції при низьких температурах, але ми не змогли підтвердити це ні в експерименті, ні в нових теоретичних розрахунках наших колег,
– пояснює доктор Хольгер Крекель.
Вчені кажуть, що реакції HeH+ з нейтральним воднем і дейтерієм, як видається, мали набагато більший вплив на хімічні процеси в ранньому Всесвіті, ніж вважалося раніше.
Це спостереження узгоджується з висновками групи теоретичних фізиків під керівництвом Йогана Скрібано, які виявили помилку в більш ранніх розрахунках.
Оскільки концентрації молекул, таких як HeH+ і молекулярний водень (H2 або HD), відігравали важливу роль у формуванні перших зірок, цей результат наближає нас до розгадки таємниці їхнього першого утворення.