Forskare återskapade just universums första molekyler någonsin – och resultaten utmanar vår förståelse av det tidiga kosmos
För första gången har forskare återskapat universums första molekyler någonsin genom att efterlikna förhållandena tidig universum.
Resultaten skakar upp vår förståelse av ursprunget till stjärnor i det tidiga universum och ”kräver en omprövning av heliumkemi i det tidiga universum,” skrev forskarna i den nya studien, publicerad 24 juli i tidskriften Astronomi och astrofysik.
De första stjärnorna i universum
Strax efter Storslagen För 13,8 miljarder år sedan utsattes universum för extremt höga temperaturer. Några sekunder senare minskade dock temperaturen tillräckligt för att väte och helium skulle bildas som den första någonsin element. Hundratusentals år efter att dessa element bildades blev temperaturen coola nog för att deras atomer skulle kombineras med elektroner i en mängd olika konfigurationer, smide molekyler.
Enligt forskarna blev en heliumhydridjon – eller Heh+ – den första molekylen någonsin. Jonen behövs för att bilda molekylärt väte, nu den vanligaste molekylen i universum.
Både heliumhydridjoner och molekylväte var avgörande för utvecklingen av de första stjärnorna hundratals miljoner år senare, sade forskarna.
För en protostar att börja fusion – Processen som gör det möjligt för stjärnor att skapa sin egen energi – atomer och molekyler inom den måste kollidera med varandra och släppa värme. Denna process är till stor del ineffektiv vid temperaturer under 18 000 grader Fahrenheit (10 000 grader Celsius).
Släkt: Universums första molekyl som upptäcks i rymden för första gången någonsin
Heliumhydridjoner är emellertid särskilt bra på att fortsätta processen, även under svala temperaturer, och anses vara en potentiellt integrerad faktor för stjärnbildning i det tidiga universum.
Mängden heliumhydridjoner i universum kan därför ha haft betydande betydelse för hastigheten och effektiviteten hos tidig stjärnbildning, sade forskarna i en påstående.
Mycket viktigare än tidigare antagits
I den nya studien återskapade forskarna tidiga heliumhydridreaktioner genom att lagra jonerna vid minus 449 grader Fahrenheit (minus 267 grader Celsius) i upp till 60 sekunder för att svalna dem innan de tvingade dem att kollidera med tungt väte. Forskare studerade hur kollisionerna – liknande de som kickstart fusion i en stjärna – förändrades beroende på partiklarnas temperatur.
De fann att reaktionshastigheter mellan dessa partiklar inte bromsar vid lägre temperaturer, vilket strider mot äldre antaganden.
”Tidigare teorier förutspådde en signifikant minskning av reaktionssannolikheten vid låga temperaturer, men vi kunde inte verifiera detta i varken experimentet eller nya teoretiska beräkningar,” studieledare Holger kreckelsom studerar kärnfysik vid Max Planck Institute for Nuclear Physics i Tyskland, sa i uttalandet.
Detta nya upptäckt av hur heliumhydridjoner fungerar utmanar hur fysiker tror att stjärnor bildades i det tidiga universum. Reaktioner mellan jonerna och andra atomer ”verkar ha varit mycket viktigare för kemi i det tidiga universum än tidigare antagits”, sa Kreckel.
