Az első molekula, a hélium-hidrid titka: meglepő felfedezés a csillagok születéséről
Újraalkották az ősrobbanás utáni első molekulát – és valami egészen váratlanra bukkantak
A világegyetem hajnalán, alig néhány másodperccel az ősrobbanás után, megszülettek az első elemek: a hidrogén és a hélium ionizált formái. Ezek a részecskék hamarosan egyesültek, létrehozva a világegyetem első molekuláját: a hélium-hidridet (HeH⁺).
A Max Planck Atomfizikai Intézet tudósainak most sikerült ezt a különleges molekulát újra létrehozniuk egy laboratóriumban – és közben valami egészen szokatlan jelenséget figyeltek meg.
Több mint kémiai kuriózum: a hélium-hidrid és a csillagok születése
Bár a hélium-hidridet már régóta ismerik az elméleti modellek, gyakorlati vizsgálata csak az utóbbi években vált lehetővé. Most a heidelbergi kutatócsoport egy különleges tárolókamra segítségével rekonstruálta az ősrobbanás utáni állapotokat, hogy tanulmányozhassa, hogyan viselkedik ez a molekula rendkívül alacsony hőmérsékleten – vagyis olyan körülmények között, amelyek a korai univerzumra jellemzőek voltak.
Az eredmények alapján a hélium-hidrid sokkal fontosabb szerepet játszhatott a csillagképződésben, mint azt korábban gondolták. A molekula ugyanis elősegítette az ősi gázfelhők hűlését – ez a hőleadás pedig kulcsfontosságú volt ahhoz, hogy ezek a felhők végül saját tömegük alatt összeomolva csillagokká váljanak.
Két reakció, két út a molekuláris hidrogénhez
A tanulmány az Astronomy & Astrophysics című tudományos folyóiratban jelent meg, és két kulcsfontosságú kémiai reakciót mutat be, amelyek során a hélium-hidrid molekuláris hidrogént termel. Ez a gáz a legfőbb hűtőközeg a korai univerzumban, így jelenléte elengedhetetlen volt a csillagok kialakulásához.
Az első reakcióban a hélium-hidrid egy deutériumatommal (a hidrogén neutronnal kiegészült izotópjával) ütközik, aminek eredményeként hidrogén-deuterid jön létre – ez a molekuláris hidrogén egy különleges formája.
A második folyamatban a hélium-hidrid egy semleges hidrogénatommal lép reakcióba, és így semleges molekuláris hidrogén keletkezik.
Mindkét reakció segíti a gázfelhők hűlését – a csillagok születésének elengedhetetlen előfeltételét.
A hőmérséklet csökken, de a reakció nem lassul
A kutatókat meglepte, hogy a vizsgált reakciók sebessége nem csökkent a hőmérséklet csökkenésével, noha a korábbi modellek éppen ezt jósolták. Holger Kreckel, a tanulmány vezető szerzője szerint az eddigi elméletek azt feltételezték, hogy a hélium-hidrid reakciók alacsony hőmérsékleten drámaian lelassulnak, ám sem a kísérlet, sem az új elméleti számítások nem támasztották ezt alá.
Ez az ellentmondás arra utal, hogy a hélium-hidrid kémiailag sokkal aktívabb lehet a hideg korai univerzumban, mint eddig hittük. A felfedezés arra készteti a kutatókat, hogy újraértékeljék a hélium szerepét a kozmikus kémia nagy egyenletében.
Új fejezet nyílik az univerzum kémiai történetében
Ez az áttörés jelentősen módosíthatja a világegyetem első százmillió évéről alkotott képünket. A csillagok kialakulása nem csupán gravitációs folyamatok eredménye volt, hanem bonyolult, finoman hangolt kémiai reakcióké is. A hélium-hidrid most visszatérhet a kozmikus színpadra mint egy addig alábecsült főszereplő.
A laboratóriumban újraalkotott első molekula tehát nemcsak múltba mutató kuriózum, hanem a csillagok születésének kulcsa is lehetett.
