Ongeveer tien seconden na de oerknal bestond het relatief kleine maar snel uitbreidende universum uit atoomkernen, elektronen en fotonen die allemaal vrij in een oververhit plasma zweven. Uiteindelijk koelden de dingen genoeg voor deze deeltjes om stabiele atomen te vormen, en het universum was gevuld met voornamelijk waterstof en helium. Ongeveer 100.000 jaar in de geschiedenis van het universum werden atomen uiteindelijk gecombineerd om de eerste moleculen te vormen - neutrale heliumatomen gecombineerd met positief geladen waterstofatomen om de molecule heliumhydride te vormen.
Heliumhydride is al lang het begin van een lange keten van chemie die uiteindelijk leidde tot alle verschillende moleculen van het universum, en voor het eerst hebben wetenschappers de moleculen in de ruimte gezien. Astronomen die NASA's Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) gebruiken, een infraroodtelescoop gemonteerd op een Boeing 747, ontdekten modern heliumhydride in een planetaire nevel in onze eigen melkweg, zoals gedetailleerd beschreven in een studie die deze week in Nature is gepubliceerd .
"Hoewel HeH + [heliumhydride] vandaag op aarde van beperkt belang is, begon de chemie van het universum met dit ion", schrijven de auteurs in de studie. “Het gebrek aan definitief bewijs voor het bestaan ervan in de interstellaire ruimte is een dilemma voor astronomie. De ondubbelzinnige detectie die hier wordt gemeld, brengt eindelijk een tientallen jaren durende zoektocht tot een goed einde. ”
SOFIA nam drie vluchten in mei 2016, klimmen tot 45.000 voet, om de planetaire nevel NGC 7027 te observeren, meldt Maria Temming voor Science News . De planetaire nevel bevindt zich op ongeveer 3000 lichtjaar afstand en is een expanderende wolk van gas die een ster omgeeft die ooit vergelijkbaar was met de zon, maar het grootste deel van zijn materiaal heeft uitgeworpen, waardoor een stellair overblijfsel achterbleef dat een witte dwerg wordt genoemd. In het hete gas van de nevel kon SOFIA de signatuur van heliumhydride in infrarood licht uitkiezen.
Boven een deken van sneeuw die de zuidelijke Sierra Nevada-bergen van Californië bedekt, vliegt NASA's Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) met de schuifdeur over de volledig open telescoopholte. (NASA / Jim Ross) "Deze molecule lag op de loer, maar we hadden de juiste instrumenten nodig om waarnemingen op de juiste positie te doen - en SOFIA was in staat om dat perfect te doen", zegt Harold Yorke, directeur van het SOFIA Science Center in Californië, in een verklaring van NASA.
Heliumhydride is geen bijzonder stabiele molecule, maar wetenschappers waren in 1925 in staat het positief geladen ion in het laboratorium te creëren, meldt Bill Andrews voor Discover . Astronomen hopen al tientallen jaren het molecuul in een nevel te vinden en in de jaren 1970 suggereerden observaties van NGC 7027 dat het de juiste omstandigheden zou kunnen hebben - hoge hitte en grote hoeveelheden ultraviolette straling - voor de vorming van heliumhydride.
Meer recent heeft een upgrade van een van SOFIA's instrumenten, de Duitse ontvanger bij Terahertz Frequencies (GREAT), de telescoop in de lucht in staat gesteld om te zoeken naar de golflengte van het licht dat wordt uitgezonden door heliumhydride-ionen. Het instrument werkt als een radio-ontvanger, volgens de NASA-verklaring, en telescoopoperators kunnen afstemmen op de juiste frequentie om naar specifieke moleculen te zoeken.
Het door SOFIA waargenomen heliumhydride werd gevormd in NGC 7027, lang nadat de eerste moleculen meer dan 13 miljard jaar geleden werden gemaakt. Maar de hoofdauteur van de nieuwe studie, Rolf Güsten van het Max Planck Instituut voor Radioastronomie in Duitsland, en zijn team zijn van plan om de Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) in Chili te gebruiken om te zoeken naar heliumhydride dat kort daarna werd gecreëerd de oerknal. Als ze succesvol zijn, zal de mensheid miljarden jaren terug hebben gekeken en enkele van de eerste bouwstenen hebben gezien van alles wat zou komen.
