Первая молекула вселенной просто снова удивила нас.
В открытии, которое могло бы переписать наше понимание того, как сформировались первые звезды, исследователи из Института ядерной физики Макса Планка (MPIK) в Гейдельберге выявили неожиданное поведение у гидрида гелия (HEH⁺), самой ранней известной молекулы в Космосе.
Вопреки давним прогнозам, хех⁺ оставался химически реактивным даже при чрезвычайно низких температурах: условия, которые имитируют раннюю вселенную.
Чтобы проверить, как эта древняя молекула ведет себя сразу после большого взрыва, исследователи воссоздали условия раннего универсального на криогенном кольце хранения (CSR) в Гейдельберге.
Единственный в мире объект в своем роде, CSR имитирует космические среды всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.
Столкнувшись со схватываемыми ионами хехэ с пучком нейтральных атомов дейтерия, команда смогла наблюдать за скоростью реакции молекулы при сверхдержанных температурах впервые.
Сформированная вскоре после большого взрыва, Heh⁺ – это простая молекула, сделанная из атома гелия и протона. Он ознаменовал начало химической связи во вселенной и заложил основу для молекулярного водорода (H₂), топлива, которое питает звезды.
В течение десятилетий, как предполагалось, играл пассивную роль в процессах охлаждения, которые позволяли протостарам конденсироваться и зажигать. Но новые экспериментальные результаты бросают вызов этому повествованию.
Молекула, которая все изменила
Исследователи обнаружили, что вместо того, чтобы замедляться по мере снижения температуры, реакция между хех⁺ и дейтерием оставалась на удивление постоянной. Это противоречит более ранним моделям, которые предсказывали резкое снижение реактивности при низких температурах.
«Предыдущие теории предсказывали значительное снижение вероятности реакции при низких температурах, но мы не смогли проверить это ни в эксперименте, ни в новых теоретических расчетах наших коллег», – сказал доктор Холгер Крекель из MPIK.
Это важно, потому что в молодой вселенной, во время так называемого «космических темных веков», прежде чем звезды начали сиять, молекулы, такие как Хех, сыграли ключевую роль в охлаждении изначального газа.
Эффективное охлаждение необходимо, чтобы газовые облака обрушились под гравитацией и формировать звезды.
Поскольку только атомы водорода не могут эффективно высвобождать тепло ниже 10000 ° C, молекулы с дипольными моментами, такими как HEH⁺, были критически важны для избавления энергии посредством радиации.
HEH⁺ также ослабляет столкновения с атомами водорода, производя ионы, которые в конечном итоге приводят к молекулярному образованию водорода.
Эта цепь реакций была жизненно важной для формирования звезд, и новые результаты предполагают, что Heh⁺ был гораздо более активен в этой химии, чем предполагалось ранее.
Переосмысление звезда химия
Результаты команды MPIK также обнаружили недостатки в более старых теоретических моделях. Сотрудничая с физиком-теоретиком Йоханном Скрибано, исследователи обнаружили давнюю ошибку на поверхности потенциальной энергии, используемой для прогнозирования поведения HEH⁺.
Исправление этой поверхности принесло моделирование в соответствии с экспериментальными данными, обостряя наше понимание химии ранней универсации.
Эти выводы, опубликованные вместе с дополнительной теоретической работой, переосмысливают Heh⁺ в качестве центрального игрока в звездном формировании, а не пассивного свидетеля. «
Следовательно, реакции хехги с нейтральным водородом и дейтерием, по -видимому, были гораздо важнее… чем предполагалось ранее », – добавил Крекель.
Будучи самой старой молекулой во вселенной, Хеха только что напомнил нам, что самая ранняя химия все еще хранит секреты с последствиями, которые растягиваются во времени и пространстве.
Исследование было опубликовано в журнале Астрономия астрофизикаПолем
2025-08-05 00:02:00
1754356728
#Ученые #воссоздают #первую #молекулу #Вселенной #лабораторном #тесте #ранней #космос
Продолжение темы
