Астрофизики разглядели в космосе первую молекулу Вселенной

При помощи спектроскопических наблюдений в терагерцовом диапазоне молекулу впервые удалось зафиксировать в планетарной туманности NGC 7027

Астрофизики разглядели в космосе первую молекулу Вселенной

Астрофизики доказали наличие молекулярных ионов HeH+ в космическом пространстве. Теория предсказывает, что это соединение было первым связанным состоянием атомов во Вселенной.

Несмотря на лабораторное подтверждение существования таких молекул еще в 1925 году, их так и не удавалось обнаружить в космосе. При помощи спектроскопических наблюдений в терагерцовом диапазоне молекулу впервые удалось зафиксировать в планетарной туманности NGC 7027, пишут авторы в журнале Nature. Обнаруженное соединение не является реликтом Большого взрыва, а заново образовалось при подходящих условиях в современной Вселенной.

Согласно теории горячего Большого взрыва, примерно между 10 секундами и 20 минутами от появления нашей Вселенной протекал процесс первичного нуклеосинтеза, в течение которого образовались все составные ядра. В результате, по массе первичное вещество состояло на 75 процентов из водорода, на 25 процентов — из гелия-4, и примерно по 0,01 процента приходилось на дейтерий и гелий-3, также присутствовали следовые количества лития. Однако в это время температура была слишком велика для образования атомов или молекул, поэтому вся материя находилась в состоянии плазмы.

Когда температура упала до примерно 4000 кельвинов, начали образовываться первые нейтральные атомы, причем из-за бо́льшего потенциала ионизации первыми с электронами стали объединяться ядра гелия. Затем появились условия для появления первой молекулы — гидрида гелия HeH+, — которая образовалась из нейтрального атома гелия и иона водорода. Соединение обладает исключительно высокой химической активностью и наименьшим известным сродством к протону — выделяющейся при присоединении этой частицы энергией. На основе этого параметра можно оценить степень кислотности соединения, которая в данном случае оказывается беспрецедентно высокой, а значит, гидрид гелия должен быть наиболее сильной известной кислотой. Вещество появилось еще до рекомбинации водорода, то есть до перехода преобладающей доли вещества в прозрачное состояние, отщепления света от материи и появления реликтового излучения.

Последующее охлаждение Вселенной и образование нейтрального водорода привело к разрушению гидрида гелия, так как он вступает в реакцию с любыми нейтральными молекулами или атомами. Таким образом получились ионы молекулы водорода H2+, одной из основных форм материи в текущую эпоху. Несмотря на столь большую значимость в химической эволюции Вселенной, HeH+ не удавалось обнаружить в космическом пространстве. В лаборатории данное вещество было получено еще в 1925 году, но лишь в 70-х годах ученые начали всерьез рассматривать возможность существования соединения в доступной для непосредственного наблюдения плазме.

В работе под руководством Рольфа Гюстена (Rolf Güsten) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка описаны спектроскопические наблюдения в терагерцовом диапазоне, в которых была обнаружена наиболее сильная линия излучения гидрида гелия на длине волны 0,149 миллиметров. Такое излучение непрозрачно для земной атмосферы, поэтому для сбора данных была задействована инфракрасная обсерватория SOFIA, расположенная на самолете «Боинг 747SP».

Астрофизические модели предсказывали, что наилучшим местом для поиска HeH+ являются планетарные туманности, то есть протяженные газовые оболочки, сбрасываемые похожими на Солнце звездами в процессе превращения в белого карлика. В таком случае интенсивное излучение горячей компактной звезды будет ионизировать все вещество в близкой окрестности, что создаст благоприятные условия для длительного существования гидрида гелия, которые в ином случае сразу бы прореагировал с любой молекулой или атомом. Именно там соединение и нашли — в планетарной туманности NGC 7027.

«Открытие HeH+ является волнующей и красивой демонстрацией стремления природы формировать молекулы, — говорит соавтор работы Дэвид Ньюфелд (David Neufeld) из Университета Джонса Хопкинса. — Несмотря на малообещающие доступные ингредиенты — смесь водорода и инертного благородного газа гелия — и агрессивную среду с температурой в тысячи градусов, хрупкая молекула все-таки образуется. Стоит отметить, что это явление не только можно наблюдать астрономическими методами, но и понять с использованием теоретических моделей».

Обнаруженное соединение не является реликтом Большого взрыва, а заново образовалось при подходящих условиях в современной Вселенной. Тем не менее, его регистрация указывает на правильное понимание космической химии в том числе ранних эпох. В дальнейшем авторы намерены воспользоваться более чувствительными приборами, такими как массив антенн ALMA, для поиска сигнала данной молекулы в далеких галактиках ранней Вселенной.

Спектроскопические методы являются основой поисков разнообразных веществ вдали от Земли, что мы подробно описывали в тексте «Космическая химия». Гелий как химический элемент был сперва открыт как набор линий излучения в спектре Солнца и лишь спустя 27 лет его непосредственно выделили на Земле.

Источник: N+1

Подписывайтесь на канал «Хвилі» в Telegram, на канал «Хвилі» вYoutube, страницу «Хвилі» в Facebook

Последние новости
Украинцам напомнили, как не потерять субсидию

Украинцам напомнили, как не потерять субсидию

Будут применяться штрафные санкции, а также полное прекращение действия субсидии
Арахамия оправдался за слова Ермака о стене на Донбассе

Арахамия оправдался за слова Ермака о стене на Донбассе

«Слуги народа» рассматривают возможность строительства «стены на Донбассе»
Верещук озвучила плюсы и минусы в армии при Зеленском

Верещук озвучила плюсы и минусы в армии при Зеленском

Член Комитета по вопросам нацбезопасности рассказала о состоянии украинской армии при новом президенте
Ученые заявили о новом виде крылатых рептилий

Ученые заявили о новом виде крылатых рептилий

Обнаруженная окаменелость сохранила почти полный скелет животного
НБУ объяснил, чего ждать от курса гривны и экономики Украины

НБУ объяснил, чего ждать от курса гривны и экономики Украины

Названы причины укрепления гривны
Венецианская комиссия раскритиковала судебную реформу Зеленского

Венецианская комиссия раскритиковала судебную реформу Зеленского

Нынешняя судебная реформа является угрозой для судебной системы Украины, - Венецианская комиссия
Нацбанк сделает доступнее для ФОПов кредиты в банках

Нацбанк сделает доступнее для ФОПов кредиты в банках

Национальный банк сделал проще условия работы банков с малым бизнесом
Потеплеет до +8: синоптики дали прогноз погоды на выходные

Потеплеет до +8: синоптики дали прогноз погоды на выходные

Снегопадов в ближайшие дни не будет
Макарова рассказала о дальнейшей судьбе Приватбанка и Укргазбанка

Макарова рассказала о дальнейшей судьбе Приватбанка и Укргазбанка

Министр финансов объяснила, когда банки будут возвращены на частный рынок
Витренко назвал условие для отзыва исков к «Газпрому»

Витренко назвал условие для отзыва исков к «Газпрому»

О позиции Украины на трехсторонних переговорах рассказал исполнительный директор НАК Юрий Витренко
Чехословакия как напоминание Украине

Чехословакия как напоминание Украине

Если вы не решаете свои проблемы, за вас их решат другие. Как сказал политолог Дэвид Фрам, "если либералы не занимаются проблемой (границы), ей займутся фашисты"
Apple выпустит новые iPhone без разъемов и рамки для дисплея

Apple выпустит новые iPhone без разъемов и рамки для дисплея

Эксперт спрогнозировал, какими уникальными смартфонами порадует Apple в следующем году
Зеленский раскрыл условия для амнистии боевиков в ОРДЛО

Зеленский раскрыл условия для амнистии боевиков в ОРДЛО

Под амнистию попадут только те, у кого не было "рук в крови"
Увидеть Париж — и не умереть. Есть ли у Владимира Зеленского выход из политической западни?

Увидеть Париж — и не умереть. Есть ли у Владимира…

КВН против КГБ: кто кого переманипулирует.
Маркарова раскрыла важный нюанс налоговой реформы

Маркарова раскрыла важный нюанс налоговой реформы

Может появиться дифференцированная шкала по уплате налога
Онищенко будет ждать решения об экстрадиции в немецкой тюрьме

Онищенко будет ждать решения об экстрадиции в немецкой тюрьме

Задержание Онищенко произошло в городе Ахим, а не Аахен, как ранее ошибочно сообщалось
Зеленский о Путине: «Я хочу увидеть человека»

Зеленский о Путине: «Я хочу увидеть человека»

Президент заявил, что не боится встречи с Путины, но боится безрезультатных переговоров.
Зеленский: местные выборы на Донбассе должны пройти при контроле над границей

Зеленский: местные выборы на Донбассе должны пройти при контроле над…

Зеленский заявил, что в Париже будет иметь двустороннюю встречу с Путиным
Лавров оценил миротворческие усилия Зеленского на Донбассе

Лавров оценил миротворческие усилия Зеленского на Донбассе

Министр иностранных дел России считает, что президент Украины проявил волю к достижению мира на Донбассе
Ryanair прекращает полеты из Киева по двум направлениям

Ryanair прекращает полеты из Киева по двум направлениям

Сокращение рейсов связано с закрытием в летнем расписании баз в Скавсте и Нюрнберге из-за нехватки самолетов
Представители Елизаветы II ответили на слухи об уходе с престола королевы

Представители Елизаветы II ответили на слухи об уходе с престола…

В апреле Елизавете II исполнилось 93 года, из которых 67 лет она у руля Великобритании
Арахамия признался, на что готов пойти Зеленский в Париже

Арахамия признался, на что готов пойти Зеленский в Париже

Украина не собирается переступать через красные линии на парижском саммите
В «ДНР» срывают переговоры о возвращении в Украину тела погибшего спецназовца Каплунова

В «ДНР» срывают переговоры о возвращении в Украину тела погибшего…

Наемники "ДНР" до сих пор не вернули тело погибшего офицера Дмитрия Каплунова
Медведев «спалил Путина», проговорившись о России на Донбассе

Медведев «спалил Путина», проговорившись о России на Донбассе

По сути он признал, что на Донбассе присутствует российская армия
Разумков рассказал про «Слуг народа», которым не светит второй срок в Раде

Разумков рассказал про «Слуг народа», которым не светит второй срок…

Спикер парламента прокомментировал деятельность пропрезидентской партии в Верховной Раде
Яременко рассказал, как Зеленского попытаются перехитрить в Париже

Яременко рассказал, как Зеленского попытаются перехитрить в Париже

Народный депутат Богдан Яременко рассказал о действиях «нормандской четверки» на саммите
Гончарук прокомментировал слухи об отдельных двусторонних переговорах по газу

Гончарук прокомментировал слухи об отдельных двусторонних переговорах по газу

"Это манипуляции, которые призваны дискредитировать и выставить команду Зеленского как предателей"
Кабмин привяжет размер штрафа за нарушение ПДД к доходам

Кабмин привяжет размер штрафа за нарушение ПДД к доходам

Чем больше зарабатывает нарушитель, тем больше он должен будет заплатить штраф
Аваков открыл для женщин почти 500 «запрещенных» должностей

Аваков открыл для женщин почти 500 «запрещенных» должностей

Профессии открыты с 2017 года
Депутат от «Слуги народа» «погорел» на сигаретах: НАБУ открыло дело

Депутат от «Слуги народа» «погорел» на сигаретах: НАБУ открыло дело

В НАБУ открыли дело на депутата из "Слуги народа" из-за лоббизма семейного бизнеса на сигаретах
Читай также