Για πρώτη φορά, οι ερευνητές αναδημιούργησαν τα πρώτα μόρια που υπήρξαν ποτέ στο σύμπαν, μιμούμενοι τις συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος.
Τα ευρήματα ανατρέπουν την κατανόησή μας για την προέλευση των αστέρων στο πρώιμο σύμπαν και «απαιτούν επανεκτίμηση της χημείας του ηλίου στο πρώιμο σύμπαν», όπως έγραψαν οι ερευνητές στη νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στις 24 Ιουλίου στο περιοδικό Astronomy and Astrophysics.
Τα πρώτα αστέρια στο σύμπαν
Λίγο μετά το Big Bang, πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, το σύμπαν βρισκόταν υπό εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Μερικά δευτερόλεπτα αργότερα, όμως, οι θερμοκρασίες μειώθηκαν αρκετά ώστε να σχηματιστούν το υδρογόνο και το ήλιο ως τα πρώτα στοιχεία που υπήρξαν ποτέ. Εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια αφότου σχηματίστηκαν αυτά τα στοιχεία, οι θερμοκρασίες έγιναν αρκετά χαμηλές ώστε τα άτομα τους να συνδυαστούν με ηλεκτρόνια σε μια ποικιλία διαφορετικών διαμορφώσεων, δημιουργώντας μόρια.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα ιόν υδριδίου ηλίου – ή HeH+ – έγινε το πρώτο μόριο που υπήρξε ποτέ. Το ιόν είναι απαραίτητο για το σχηματισμό μοριακού υδρογόνου, το οποίο σήμερα είναι το πιο άφθονο μόριο στο σύμπαν.
Τα ιόντα υδριδίου ηλίου όσο και το μοριακό υδρογόνο ήταν κρίσιμα για την ανάπτυξη των πρώτων αστέρων εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια αργότερα, σύμφωνα με τους ερευνητές.
Ο ρόλος της ηλιακής σύντηξης στα πρωτοαστέρια
Για να ξεκινήσει η σύντηξη σε ένα πρωτοαστέρι — η διαδικασία που επιτρέπει στα αστέρια να δημιουργούν τη δική τους ενέργεια — τα άτομα και τα μόρια μέσα σε αυτό πρέπει να συγκρούονται μεταξύ τους και να απελευθερώνουν θερμότητα. Αυτή η διαδικασία είναι κατά μεγάλο μέρος αναποτελεσματική σε θερμοκρασίες κάτω από 18.000 βαθμούς Φαρενάιτ (10.000 βαθμούς Κελσίου).
Ωστόσο, τα ιόντα υδριδίου ηλίου είναι ιδιαίτερα ικανά να συνεχίσουν τη διαδικασία ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες και θεωρούνται πιθανώς καθοριστικός παράγοντας για τη δημιουργία αστέρων στο πρώιμο σύμπαν.
Η ποσότητα των ιόντων υδριδίου ηλίου στο σύμπαν μπορεί επομένως να είχε σημαντική επίδραση στην ταχύτητα και την αποτελεσματικότητα της πρώιμης αστρογένεσης, δήλωσαν οι ερευνητές σε ανακοίνωσή τους.
Πιο σημαντικά απ’ ό,τι πιστεύαμε
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές αναδημιούργησαν τις πρώιμες αντιδράσεις υδριδίου ηλίου αποθηκεύοντας τα ιόντα σε θερμοκρασία -449 βαθμών Φαρενάιτ (-267 βαθμών Κελσίου) για έως 60 δευτερόλεπτα, ώστε να τα ψύξουν πριν τα αναγκάσουν να συγκρουστούν με βαρύ υδρογόνο. Οι ερευνητές μελέτησαν πώς οι συγκρούσεις — παρόμοιες με αυτές που εκκινούν τη σύντηξη σε ένα αστέρι — άλλαζαν ανάλογα με τη θερμοκρασία των σωματιδίων.
Διαπίστωσαν ότι οι ταχύτητες αντίδρασης μεταξύ αυτών των σωματιδίων δεν μειώνονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, κάτι που έρχεται σε αντίθεση με παλαιότερες θεωρίες.
«Οι προηγούμενες θεωρίες προέβλεπαν σημαντική μείωση στην πιθανότητα αντίδρασης σε χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά δεν καταφέραμε να το επιβεβαιώσουμε ούτε στο πείραμα ούτε σε νέους θεωρητικούς υπολογισμούς», δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Holger Kreckel, που μελετά πυρηνική φυσική στο Max Planck Institute for Nuclear Physics στη Γερμανία.
Ανάγκη για αναθεώρηση της πρώιμης χημείας
Αυτό το νέο εύρημα για τον τρόπο λειτουργίας των ιόντων υδριδίου ηλίου αμφισβητεί την κατανόηση των φυσικών για το πώς σχηματίστηκαν τα αστέρια στο πρώιμο σύμπαν. Οι αντιδράσεις μεταξύ των ιόντων και άλλων ατόμων «φαίνεται να ήταν πολύ πιο σημαντικές για τη χημεία στο πρώιμο σύμπαν απ’ ό,τι πιστευόταν προηγουμένως», δήλωσε ο Kreckel.
