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
ООН не восприняла идею назначить спецпредставителя в Украине — Чапутович

ООН не восприняла идею назначить спецпредставителя в Украине — Чапутович

Глава МИД Польши заявил о необходимости новых инструментов для прекращения войны в Украине.
Ученые раскрыли главную причину появления жизни

Ученые раскрыли главную причину появления жизни

Важную роль в появлении жизни на Земле сыграли метеориты.
США: Взрыв в России может быть связан с испытанием гиперзвуковой ракеты

США: Взрыв в России может быть связан с испытанием гиперзвуковой…

Вашингтон пока не готов сказать, был ли это ядерный взрыв, но считает, что в нем присутствуют радиоактивные элементы.
Христиане восточного обряда празднуют Медовый Спас

Христиане восточного обряда празднуют Медовый Спас

14 августа празднуют Первый или Медовый Спас.
США могут выйти из ВТО — Трамп

США могут выйти из ВТО — Трамп

Недовольство президента США неоднократно вызывал статус развивающейся страны, который имеет в ВТО Китай.
Только половина украинцев считает вакцинацию эффективной

Только половина украинцев считает вакцинацию эффективной

В мире этот показатель составляет 84% людей
Осенью в Киеве обещают открыть пять обновленных станций скоростного трамвая

Осенью в Киеве обещают открыть пять обновленных станций скоростного трамвая

Обещают отремонтировать остановку Гната Юры, Национальний авиационный университет, площадь Победы, Полевую и Политехническую.
В Чехии заподозрили ГРУ РФ в новой кибератаке на МИД

В Чехии заподозрили ГРУ РФ в новой кибератаке на МИД

Чешский МИД вновь атакован хакерами из российского ГРУ
ВОЗ связывает онкологические заболевания с электронными сигаретами и кальяном

ВОЗ связывает онкологические заболевания с электронными сигаретами и кальяном

По мнению специалистов, электронные сигареты и кальян таят в себе множество рисков для здоровья.
Кабмин напомнил, когда начнут штрафовать владельцев «евроблях»

Кабмин напомнил, когда начнут штрафовать владельцев «евроблях»

«Каникулы» для «евробляхеров» закончатся 21 августа.
Легализация добычи янтаря будет стоить Украине в 20-30 млн грн, — Госгеонедра

Легализация добычи янтаря будет стоить Украине в 20-30 млн грн,…

Проведение электронных торгов - это единственный действенный антикоррупционный и прозрачный путь получения прав на добычу не только янтаря, а любого полезного ископаемого.
Надя Дорофеева прокомментировала слухи о романе с Егором Кридом

Надя Дорофеева прокомментировала слухи о романе с Егором Кридом

Надя ведет свой видеоблог на YouTube, где делится всеми подробностями своей жизни.
Глава УЗ прокомментировал свою зарплату

Глава УЗ прокомментировал свою зарплату

Евгений Кравцов заявил, что получает 570 000 грн в месяц
В Украине вырос объем поисковой рекламы

В Украине вырос объем поисковой рекламы

Выросла и средняя стоимость клика.
Супрун не советует употреблять сырые семена арбузов

Супрун не советует употреблять сырые семена арбузов

Также она рассказала, почему от арбузов бывает плохо:.
В киевском метро на рельсы упал человек

В киевском метро на рельсы упал человек

Данных о состоянии упавшего и его личности на данный момент нет.
Google начинает заменять пароли на идентификацию по отпечатку пальца

Google начинает заменять пароли на идентификацию по отпечатку пальца

Пока функция доступна лишь для онлайн-менеджера паролей Google, но в дальнейшем компания планирует расширить ее на другие сервисы.
Стоимость ремонта дорог в Украине выросла в два раза

Стоимость ремонта дорог в Украине выросла в два раза

Укравтодор готовит с командой президента Владимира Зеленского новую программу по ремонту дорог до 2025 года
Трамп: Китай стягивает войска к границе с Гонконгом

Трамп: Китай стягивает войска к границе с Гонконгом

Президент США призвал все стороны к спокойствию
На вокзале загорелся локомотив Интерсити

На вокзале загорелся локомотив Интерсити

На месте спасатели установили, плотно задымленная и горит кабина тепловоза и генераторный отсек.
Безсмертный считает незаконным указ Зеленского о гражданстве для россиян

Безсмертный считает незаконным указ Зеленского о гражданстве для россиян

Президент не имеет права устанавливать порядок предоставления или лишения украинского гражданства, отметил политик
Ученые выяснили, что яблоки и чай защищают от рака и заболеваний сердца

Ученые выяснили, что яблоки и чай защищают от рака и…

Употребление богатых флавоноидами продуктов, таких как яблоки и чай, защищает от рака и сердечных заболеваний. Это особенно эффективно для курильщиков и алкоголиков.
Госфинансирование получат 11 политических партий

Госфинансирование получат 11 политических партий

Фактически политические силы получат средства с 1 января 2020 года.
В Украине резко сократился выпуск соли

В Украине резко сократился выпуск соли

В июне 2019 года по сравнению с июнем 2018 года выпуск соли уменьшился на 48,6%, или на 73,171 тыс. тонн.
Министр обороны Польши хочет удвоить количество солдат в стране

Министр обороны Польши хочет удвоить количество солдат в стране

Одним из его приоритетов является увеличение численности армии.
Синоптик предупредила киевлян о грозах со шквалами: «Спрячьтесь в помещении и закройте окна»

Синоптик предупредила киевлян о грозах со шквалами: «Спрячьтесь в помещении…

Диденко призвала киевлян закрыть окна и запарковать авто в безопасном месте
Данилюк подтвердил позицию ОПУ по увольнению Безсмертного

Данилюк подтвердил позицию ОПУ по увольнению Безсмертного

Команда формировалась президентом Кучмой
РФ объявила сотрудника генконсульства Украины персоной нон грата

РФ объявила сотрудника генконсульства Украины персоной нон грата

Этот шаг предпринят в ответ на высылку российского представителя во Львове
Минфин сократил размещение ОВГЗ

Минфин сократил размещение ОВГЗ

Больше всего пополнила бюджет продажа двухлетних гособлигаций
Суд разрешил допросить Порошенко с детектором лжи

Суд разрешил допросить Порошенко с детектором лжи

Прохождение полиграфа может быть только при его согласии
Читай также