Абстрактный

НАСА наконец нашло доказательства существования самой ранней молекулы во Вселенной

Неуловимый гидрид гелия был найден на расстоянии 3000 световых лет.

НАСА / София / л. Праудфит / Д. Раттер

Ученые давно подозревали, что примерно через 100 000 лет после Большого взрыва гелий и водород объединились и образовали первую молекулу-гидрид гелия. Это помогло Вселенной начать охлаждаться и привело к образованию звезд. Но, несмотря на десятилетия поисков, ученые так и не смогли обнаружить гидрид гелия в космосе-до сих пор.

НАСА использовало свою стратосферную обсерваторию инфракрасной астрономии (София) для обнаружения первичной молекулы. Ученые обнаружили его в NGC 7027, планетарной туманности (остатке похожей на Солнце звезды), расположенной на расстоянии 3000 световых лет. Открытие доказывает, что гидрид гелия может существовать в космосе, и подтверждает теории о химии ранней Вселенной и ее эволюции. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature на этой неделе.

Это открытие также является свидетельством мощи новейших технологий НАСА. София-крупнейшая в мире воздушная обсерватория. Это модифицированный реактивный лайнер Boeing 747SP, и он возвращается после каждого полета. Это позволяет НАСА добавлять новые инструменты по мере их появления. Недавнее обновление немецкого приемника Софии на терагерцовых частотах (GREAT) instruments сделало это открытие возможным. Ученые смогли настроиться на частоту молекулы и искать ее в NGC 7027, где они ожидали, что она может существовать с 1970-х годов. Как сказал Гарольд Йорк, директор Софийского научного центра: пресс-релиз, молекула скрывалась там, нам просто нужны были правильные инструменты, чтобы найти ее.

https://www.youtube.com/watch?v=rRVpyiXvV9g&feature=emb_title

Астрофизическое обнаружение Иона гидрида гелия HeH⁺

Абстрактный

На заре развития химии1^,2, когда температура молодой Вселенной упала ниже примерно 4000 кельвинов, ионы легких элементов, образующихся в процессе нуклеосинтеза Большого Взрыва, рекомбинировали в обратном порядке своих потенциалов ионизации. С их более высокими потенциалами ионизации ионы гелия He²⁺ и He⁺ были первыми, кто объединился со свободными электронами, образуя первые нейтральные атомы; последовала рекомбинация водорода. В этой свободной от металлов и низкой плотности среде нейтральные атомы гелия образовали первую во Вселенной молекулярную связь в гидридном гелиевом Ионе HeH⁺ через радиационную связь с протонами. По мере того как рекомбинация прогрессировала, разрушение HeH⁺ создавало путь к образованию молекулярного водорода. Несмотря на свою неоспоримую важность в эволюции ранней Вселенной, Ион HeH + до сих пор не был однозначно обнаружен в межзвездном пространстве. В лаборатории Ион был открыт3 еще в 1925 году, но только в конце 1970^{-х годов обсуждалась возможность существования HeH}+ в локальной астрофизической плазме4^,5^,6^,7 В частности, было показано, что условия в планетарных туманностях пригодны для получения потенциально обнаруживаемых плотностей столбиков HeH⁺. Здесь мы сообщаем о наблюдениях , основанных на достижениях терагерцовой спектроскопии8^,9 и высотной обсерватории10, вращательного перехода основного состояния HeH⁺ на длине волны 149,1 микрометра в планетарной туманности NGC 7027. Это подтверждение существования Хе⁺ в ближайшем межзвездном пространстве сдерживает наше понимание химических сетей, управляющих образованием этого молекулярного Иона, в частности скорости радиационной ассоциации и диссоциативной рекомбинации.

Кратко:

Учёные NASA сообщают об обнаружении в туманности NGC 7027 ионов гидрида гелия HeH+, первой стабильной молекулы, формирование которой стало возможным в ранней Вселенной.

Это экзотическое соединение начало образовываться примерно через 100 тысяч лет после Большого Взрыва. Условия в молодой Вселенной в тот момент были экстремальными, пространство было заполнено газом или плазмой с температурой в 4000 K, состоящей из протонов и атомов гелия. В этих условиях стала возможна реакция протонов с атомарным гелием, что способствовало дальнейшему охлаждению Вселенной и формированию первых звёзд.

Молекулярный ион гидрида гелия считается сильнейшей известной кислотой с протонным сродством в 177,8 кДж/моль, и бурно реагирует с любыми субстанциями. Поэтому на данный момент вряд ли остались молекулы, сформированные в те давние времена. Однако, ионы гидрида гелия формируются при бета-распаде атомов трития в молекулах HT и T2. Это также происходит при охлаждении газа за ударными волнами в межзвездном газе при взаимодействии со звездным ветром, новыми и сверхновыми звёздами и выбросами вещества с молодых звезд. При этом, необходимо, чтобы скорость распространения ударной волны превышала 90 км/с.

Открытие было сделано с помощью новейшего приобретения NASA - инструмента GREAT (German Receiver at Terahertz Frequences - германский приемник терагерцовых частот) летающей обсерватории SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy - стратосферная обсерватория для астрономии в инфракрасном диапазоне), на модифицированном лайнере Боинг 747SP, крупнейшей летающей обсерватории в мире. Открытие знаменует окончание поисков молекулы, продолжавшихся на протяжении нескольких десятилетий с момента ее искусственного синтеза в 1927 году и обоснования возможности ее существования в открытом космосе в 60-х. Исследование опубликовано в журнале Nature 17 апреля 2019 года.

12 Следующая ⇒