V historickom experimente sa vedcom podarilo napodobniť vznik vôbec prvých molekúl vo vesmíre a ich zistenia menia naše chápanie toho, ako sa formovali prvé hviezdy. Tím výskumníkov totiž dokázal v laboratórnych podmienkach vytvoriť podmienky podobné tým, ktoré panovali krátko po veľkom tresku, a znovu vytvoriť molekuly, ktoré podľa teórie vznikli ako úplne prvé. Ide o ión helium hydridu, známy ako HeH⁺. Na pokus upozornil portál LiveScience.

Kľúčový proces

Vesmír sa po veľkom tresku pred 13,8 miliardami rokov nachádzal v extrémne horúcom stave, no už po niekoľkých sekundách sa ochladil natoľko, že mohli vzniknúť prvé prvky, a to vodík a hélium. O stovky tisíc rokov neskôr, keď teplota vesmíru ešte viac klesla, tieto atómy začali reagovať s elektrónmi a vytvárať prvé molekuly. Prvou z nich bol práve helium hydridový ión, ktorý zohral kľúčovú úlohu pri tvorbe molekulového vodíka, dnes najrozšírenejšej molekuly vo vesmíre.

Tieto molekuly, najmä HeH⁺ a molekulový vodík, boli zásadné pre vznik prvých hviezd. Aby sa totiž mohol začať proces fúzie v protogniezde – teda aby vznikla hviezda schopná generovať vlastnú energiu – musia atómy a molekuly v jej jadre do seba narážať a pri tom uvoľňovať teplo. Tento proces je však pri teplotách pod 10 000 °C takmer neúčinný. Výskum však potvrdil, že helium hydridové ióny dokážu tento proces udržať v chode aj pri nízkych teplotách, čo z nich robí potenciálne rozhodujúci faktor pri formovaní raných hviezd.

NASA/ESA

Vedci tvrdia, že množstvo HeH⁺ v ranom vesmíre mohlo významne ovplyvniť rýchlosť aj účinnosť tohto procesu. V rámci nového výskumu, publikovaného 24. júla v časopise Astronomy and Astrophysics, výskumníci simulovali tieto chemické reakcie tak, že helium hydridové ióny uchovávali pri extrémne nízkej teplote -267 °C (čo je len pár stupňov nad absolútnou nulou) až 60 sekúnd a následne ich nechali zraziť s ťažkým vodíkom. Sledovali, ako sa pravdepodobnosť chemických reakcií mení v závislosti od teploty častíc.

Na ich prekvapenie zistili, že miera reakcie medzi časticami sa pri nízkych teplotách neznižuje, čo priamo odporuje starším predpokladom.  „Predchádzajúce teórie predpovedali významné zníženie pravdepodobnosti reakcie pri nízkych teplotách, ale túto predikciu sme nedokázali potvrdiť ani experimentálne, ani novými teoretickými výpočtami,“ uviedol spoluautor štúdie Holger Kreckel z Inštitútu Maxa Plancka pre jadrovú fyziku v Nemecku.

Táto nová znalosť o správaní helium hydridových iónov podľa vedcov zásadne mení náš pohľad na vznik hviezd v ranom vesmíre. „Reakcie medzi týmito iónmi a ďalšími atómami sa javia ako oveľa dôležitejšie pre chémiu v rannom vesmíre, než sa doteraz predpokladalo,“ doplnil Kreckel.

Výskum tak nielenže priniesol dôkaz o praktickej možnosti syntetizovať najstaršie molekuly vesmíru, ale zároveň podnietil potrebu prehodnotiť naše doterajšie modely o chémii hélia a procesoch vedúcich ku vzniku prvých hviezd. Zdá sa, že táto malá molekula, ktorá kedysi existovala len ako hypotetická, môže byť jedným z kľúčov k pochopeniu najskorších kapitol kozmickej histórie.

Čítajte viac z kategórie: Novinky