Астрофизики впервые увидели в космосе первую молекулу. Это открытие подтверждает современные представления о ранних этапах развития Вселенной

10 апреля астрофизики международного проекта Event Horizon Telescope (EHT) показали первое в истории изображение горизонта событий сверхмассивной черной дыры. Это достижение позволило в очередной раз эмпирическим путем проверить общую теорию относительности Эйнштейна, показав, что наши представления о законах Вселенной довольно точны, хотя и не полны. Сейчас же стало известно о еще одном важном открытии: ученые впервые экспериментально зафиксировали в космическом пространстве гидрид гелия (HeH⁺) —первое молекулярное соединение, появившееся после Большого взрыва. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature, кратко о работе рассказывается на сайте NASA.

Это открытие подтверждает общепринятые в современной науке теории о ранних этапах развития Вселенной. В частности, согласно общепринятым теориям, сразу после Большого взрыва первичный состав звездного вещества состоял из трех основных «ингредиентов»: водорода, гелия и лития. На этапе первичного нуклеосинтеза температура была слишком высока для образования атомов или молекул, поэтому вся материя находилась в состоянии плазмы. По мере быстрого расширения происходило охлаждение материи. Когда температура снизилась до примерно 4000 кельвинов, начали образовываться первые нейтральные атомы, а затем и молекулы. Первой  молекулой стал гидрид гелия — соединение нейтрального атома гелия и иона водорода. Считается, что эта молекула возникла примерно через 100 тысяч лет после Большого взрыва. Образование гидрид гелия, который легко вступал в реакцию с любыми нейтральными молекулами или атомами, привело к формированию молекулярного водорода — фундамента для дальнейшего развития Вселенной и образования звездных систем.

На Земле в лабораториях гидрид гелия удалось получить еще в 1925 году, но до сих пор ученым не удавалось получить доказательство его существования в космосе. Дело в том, что спектральные линии гидрида гелия близки к спектральным линиям ряда молекул земной атмосферы, что усложняет задачу обнаружения молекулы с Земли. Возможным открытие сделало недавнее обновление одного из основных инструментов летающей обсерватории SOFIA. Речь о спектрометре GREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies). К слову, обсерватория SOFIA (совместный проект NASA и Германского центра авиации и космонавтики) представляет собой доработанный самолет Boeing 747SP с установленным телескопом. Благодаря подъему на высоту в 13 километров телескоп позволяет получать снимки, близкие по качеству к уровню космических обсерваторий.

Молекула была обнаружена в планетарной туманности NGC 7027, находящейся в созвездии Лебедя на расстоянии трех тысяч световых лет от Земли. Собственно, ученые предсказывали ее существование там еще с 1970-х годов, поскольку в этой области наблюдались подходящие для существования молекулы условия. То есть, обнаруженное соединение не является реликтом Большого взрыва, а образовалось уже в современной Вселенной при подходящих условиях. Впрочем, это никак не противоречит представлениям о химических процессах, протекающих на ранних этапах развития Вселенной.

В обозримом будущем ученые планируют задействовать для новых наблюдений более чувствительные инструменты, такие как массив антенн ALMA, с целью обнаружения молекулы в более далеких галактиках ранней Вселенной. Это поможет еще сильнее укрепить современные теории.

Источник:  NASA и Nature

Источник