Учёные воссоздали гидрид гелия: первая молекула Вселенной оказалась ключом к звездообразованию

Ученые смогли воссоздать первую молекулу, появившуюся вскоре после Большого взрыва, и обнаружили нечто поистине неожиданное.

В ранней Вселенной, спустя считанные секунды после Большого взрыва, существовали только водород и гелий в ионизированном состоянии. Вскоре эти элементы объединились, образовав первую молекулу во Вселенной, гидрид гелия (HeH⁺).

Исследователям из Института ядерной физики Макса Планка удалось воссоздать эту уникальную молекулу в лабораторных условиях и наблюдать необычные явления.

Гидрид гелия — не просто химическая редкость, он играет важную роль в рождении звезд.

Несмотря на то, что существование гидрида гелия было предсказано теоретически, его практическое изучение стало возможным лишь в последние годы. Гейдельбергская исследовательская группа создала специальную установку, имитирующую условия, существовавшие после Большого взрыва, чтобы изучить поведение этой молекулы при экстремально низких температурах, характерных для ранней Вселенной.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что гидрид гелия играет более значимую роль в процессе звездообразования, чем считалось ранее. Эта молекула выступает в качестве посредника в охлаждении древних газовых облаков, что является ключевым фактором для их сжатия под собственной тяжестью и последующего превращения в звезды.

В статье, опубликованной в "Научных журналах" по астрономии и астрофизике, представлены две основные химические реакции, в результате которых образуется молекулярный водород из гидрида гелия. Этот газ является основным охлаждающим агентом в ранней Вселенной, и его присутствие было необходимо для формирования звезд.

В первой реакции гидрид гелия взаимодействует с атомом дейтерия (изотопом водорода с нейтроном), что приводит к образованию водорода-дейтерия — молекулярного водорода в особой форме.

Во втором процессе гидрид гелия вступает в реакцию с нейтральным атомом водорода, образуя нейтральный молекулярный водород.

Обе эти реакции способствуют охлаждению газовых облаков, что является необходимым условием для рождения звезд.

Исследователи были удивлены тем, что скорость реакции не снижалась при понижении температуры, вопреки предсказаниям более ранних моделей. Хольгер Крекель, ведущий автор исследования, отметил, что предыдущие теории предполагали резкое замедление реакций гидрида гелия при низких температурах, однако ни эксперимент, ни новые теоретические расчеты этого не подтвердили.

Это противоречие указывает на то, что гидрид гелия химически более активен в холодной ранней Вселенной, чем предполагалось ранее. Открытие побудило ученых пересмотреть роль гелия в космической химии.

Это открытие открывает новую главу в понимании химической эволюции Вселенной в первые сто миллионов лет. Формирование звезд происходит не только под действием гравитации, но и в результате сложных химических реакций. Гидрид гелия возвращается на космическую сцену в качестве недооцененного ключевого игрока.

Моле́кула (новолат. molecula, уменьшительное от лат. moles — масса) — электрически нейтральная частица, образованная из двух или более связанных химическими связями атомов.  

Вселе́нная (от словообразовательной кальки с греч. οἰκουμένη «ойкумена», «обитаемое, освоенное людьми пространство» — всеобъемлющее понятие в эпоху представлений о Земле как о середине мира) — не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии, под которым чаще всего подразумевается совокупность всей существующей в мире энергии, материи и пространства-времени.

Правда.Ру