Naukowcy odkryli pierwszą cząsteczkę w historii Wszechświata

Znaleziono go w naszej galaktyce dzięki lotniczemu obserwatorium SOFIA (fot. Shutterstock/NASA images)

Po dziesiątkach lat poszukiwań astronomom udało się wreszcie wykryć w kosmosie wodorek helu - pierwszy rodzaj cząsteczek, który uformował się we Wszechświecie w jego początkach. Znaleziono go w naszej galaktyce – Drodze Mlecznej – dzięki lotniczemu obserwatorium SOFIA – poinformowała NASA.

Satelita zbudowany przez krakowskich studentów poleci w kosmos

KRAKsat - satelita zbudowany przez krakowskich studentów - w środę ma zostać wyniesiony w przestrzeń kosmiczną z należącego do NASA ośrodka na...

zobacz więcej

Gdy Wszechświat był bardzo młody, istniało w nim bardzo mało rodzajów atomów. Naukowcy przypuszczają, że ok. 100 tys. lat po Wielkim Wybuchu wodór i hel zaczęły po raz pierwszy tworzyć cząsteczkę zwaną wodorkiem helu. Molekuła ta powinna występować w niektórych miejscach we współczesnym Wszechświecie, ale do tej pory nie udawało się jej wykryć.

Przy pomocy obserwatorium SOFIA zidentyfikowano wodorek helu w mgławicy planetarnej NGC 7027 położonej 3 tys. lat świetlnych od Ziemi w kierunku gwiazdozbioru Łabędzia.

Mgławice planetarne powstają w późnym etapie ewolucji gwiazd takich jak Słońce. Są to obłoki gazu i pyłu powstałe z zewnętrznych warstw gwiazdy. W niewielkich teleskopach przypominały dawnym astronomom kształtem tarcze planet o małej jasności, takich jak Uran i Neptun – stąd nieco myląca nazwa (w rzeczywistości mgławice planetarne mają niewiele wspólnego z planetami).

Odkrycie wodorku helu jest dowodem na to, że może on faktycznie występować w przestrzeni kosmicznej. To także potwierdzenie podstaw naszego zrozumienia chemii wczesnego Wszechświata i jej ewolucji aż do współczesnej, bardzo skomplikowanej formy.

W końcu zobaczymy, jak wygląda czarna dziura! W środę prezentacja zdjęć

W środę po raz pierwszy w historii będziemy mogli zobaczyć, jak wygląda najbliższe otoczenie czarnej dziury. Zdjęcia to finał kilkuletniej pracy...

zobacz więcej

W kosmosie występuje mnóstwo skomplikowanych struktur, np. planety, gwiazdy, galaktyki. Jednak ponad 13 mld lat temu wczesny Wszechświat był gorący i zawierał jedynie kilka rodzajów atomów, a przede wszystkim wodór i hel. Gdy atomy zaczęły się łączyć w molekuły, Wszechświat zaczął powoli przybierać bardziej znajomy nam kształt. Naukowcy uważają, że wodorek helu był pierwszą, pierwotną cząsteczką.

Gdy Wszechświat się ochładzał, atomy wodoru mogły oddziaływać z wodorkiem helu i tworzyć cząsteczki wodoru. To właśnie przede wszystkim wodór molekularny jest odpowiedzialny za powstawanie pierwszych gwiazd. Różne inne pierwiastki zostały potem wytworzone przez gwiazdy.

– Brak dowodów na istnienie wodorku helu w przestrzeni międzygwiazdowej był problemem w astronomii od dziesiątek lat – powiedział Rolf Guesten z Max Planck Institute for Radio Astronomy w Bonn (Niemcy), pierwszy autor publikacji, która ukazała się w „Nature”.

Wodorek helu to „trudna” cząsteczka. Hel jest gazem szlachetnym i bardzo niechętnie reaguje z innymi rodzajami atomów. Jednak w 1925 r. naukowcom udało się w laboratorium utworzyć molekułę wodorku helu. Potem, pod koniec lat 70., badania mgławicy planetarnej NGC 7027 pozwoliły wysunąć przypuszczenie, że panują w niej warunki do uformowania się wodorku helu. Ale wyniki obserwacji nie były przekonujące. Z kolei teleskopy kosmiczne nie miały odpowiednich instrumentów, aby wyłuskać sygnaturę wodorku helu.

Łazik Curiosity zarejestrował dwa zaćmienia Słońca na Marsie

Łazik Curiosity, którego NASA wysłała na Czerwoną Planetę kilka lat temu, zarejestrował dwa zaćmienia Słońca na Marsie – przez księżyce Fobos i...

zobacz więcej

W związku z tym w 2016 r. naukowcy postanowili wykorzystać lotnicze obserwatorium SOFIA. Akronim w pełnym rozwinięciu oznacza Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy, co można przetłumaczyć jako Stratosferyczne Obserwatorium Astronomii Podczerwonej. Projekt jest realizowany wspólnie przez NASA i niemiecką agencję kosmiczną DLR.

SOFIA to specjalnie przystosowany samolot Boening 747SP z zainstalowanym teleskopem o średnicy 2,5 metra pracującym w zakresie promieniowania podczerwonego. Obserwatorium pracuje na wysokości około 12 tys. metrów, co jest istotne w przypadku promieniowania podczerwonego, gdyż im niżej, tym bardziej para wodna przeszkadza w obserwacjach.

Najnowsza modernizacja jednego z instrumentów teleskopu SOFIA dodała możliwość detekcji specyficznych linii widmowych wodorku helu. Działanie tego instrumentu o nazwie GREAT można porównać do odbiornika radiowego. W trakcie obserwacji naukowcy dostrajają częstotliwość do charakterystycznej dla danej molekuły.

Dzięki unowocześnionemu obserwatorium SOFIA poszukiwania wodorku helu w przestrzeni kosmicznej w końcu zakończyły się sukcesem, a wyniki badań opublikowano w najnowszym numerze czasopisma „Nature”.

źródło:

Zobacz więcej