Các nhà khoa học đã phát hiện loại phân tử đầu tiên từng hình thành trong vũ trụ - sự kết hợp giữa helium và hydro được gọi là helium hydride - trong một tinh vân hành tinh gần chòm sao Cygnus.
Các nhà khoa học đã tuyên bố rằng loại phân tử đầu tiên từng hình thành trong vũ trụ đã được phát hiện lần đầu tiên trong không gian, sau nhiều thập kỷ tìm kiếm. Một bài báo về phát hiện này đã được xuất bản vào ngày 17 tháng 4 năm 2019, trong tạp chí đánh giá ngang hàng Thiên nhiên.
Các phân tử, helium hydride, hay HeH +, được hình thành ngay sau Vụ nổ lớn cách đây gần 14 tỷ năm, các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu về phóng xạ học Đức Max Max Planck cho biết. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra chữ ký phân tử trong thiên hà Milky Way của chúng ta bằng cách sử dụng đài quan sát SOFIA trên không của NASA, khi máy bay bay cao trên bề mặt Trái đất và đưa các thiết bị của nó ra ngoài không gian.
SOFIA (Đài quan sát địa tầng đối với thiên văn học hồng ngoại) bay vút qua dãy núi Sierra Nevada phủ đầy tuyết với cửa kính viễn vọng mở trong chuyến bay thử nghiệm. SOFIA là máy bay Boeing 747SP được sửa đổi. Hình ảnh qua NASA / Jim Ross.
Khi vũ trụ vẫn còn rất trẻ, chỉ có một vài loại nguyên tử tồn tại, chủ yếu là heli và hydro. Các nhà khoa học tin rằng khoảng 100.000 năm sau Big Bang, helium và hydro lần đầu tiên kết hợp để tạo ra một phân tử. Các nhà khoa học đã suy luận rằng helium hydride là phân tử nguyên thủy đầu tiên này. Tuy nhiên, vấn đề là các nhà khoa học không thể tìm thấy helium hydride trong không gian. Rolf Guesten thuộc Viện thiên văn vô tuyến Max Planck ở Bon, Đức, là tác giả chính của bài báo. Guesten nói trong một tuyên bố:
Việc thiếu bằng chứng về sự tồn tại của helium hydride trong không gian giữa các vì sao là một vấn đề nan giải đối với thiên văn học trong nhiều thập kỷ.
SOFIA tìm thấy helium hydride hiện đại trong một tinh vân hành tinh, phần còn lại của những gì từng là một ngôi sao giống như mặt trời. Nằm cách 3.000 năm ánh sáng gần chòm sao Cygnus, tinh vân - được gọi là NGC 7027 - có điều kiện cho phép phân tử bí ẩn này hình thành. Harold Yorke là giám đốc của Trung tâm Khoa học SOFIA, tại Thung lũng Silicon California California. Yorke nói trong một tuyên bố:
Phân tử này đang ẩn nấp ngoài đó, nhưng chúng tôi cần các công cụ phù hợp thực hiện các quan sát ở đúng vị trí - và SOFIA đã có thể làm điều đó một cách hoàn hảo.
Hình ảnh của tinh vân hành tinh NGC 7027 với hình minh họa các phân tử helium hydride. Trong tinh vân hành tinh này, SOFIA đã phát hiện helium hydride, sự kết hợp của helium (màu đỏ) và hydro (màu xanh), là loại phân tử đầu tiên hình thành trong vũ trụ sơ khai. Đây là lần đầu tiên helium hydride được tìm thấy trong vũ trụ hiện đại. Hình ảnh thông qua NASA / ESA / Hubble Xử lý: Judy Schmidt.
Các nhà nghiên cứu cho biết, helium hydride là một phân tử khó tính. Điều đó vì bản thân helium là một loại khí cao quý, khiến nó rất khó kết hợp với bất kỳ loại nguyên tử nào khác. Nhưng vào năm 1925, các nhà khoa học đã có thể tạo ra phân tử này trong phòng thí nghiệm bằng cách dỗ helium để chia sẻ một trong số các electron của nó với một ion hydro.
Sau đó, vào cuối những năm 1970, các nhà khoa học nghiên cứu tinh vân hành tinh có tên NGC 7027 đã nghĩ rằng môi trường này có thể phù hợp để tạo thành helium hydride. Nhưng những quan sát của họ là không thuyết phục. Và mặc dù các cuộc điều tra sau đó đã gợi ý rằng nó có thể ở đó, các kính viễn vọng không gian được sử dụng đã không có công nghệ để chọn ra tín hiệu của helium hydride từ tất cả các phân tử khác trong tinh vân.
Năm 2016, các nhà khoa học đã chuyển sang SOFIA. Chiếc máy bay bay cao tới 45.000 feet (13.700 mét) để thực hiện các quan sát trên bầu khí quyển Trái đất, có một kính viễn vọng không gian có lợi don don - nó trở về sau mỗi chuyến bay. Điều đó có nghĩa là các nhà khoa học có thể thay đổi dụng cụ và cài đặt công nghệ mới nhất. Một bản nâng cấp gần đây của một trong các thiết bị SOFIA đã thêm kênh cụ thể cho helium hydride mà các kính thiên văn trước đây không có. Các nhạc cụ hoạt động như một máy thu radio. Các nhà khoa học điều chỉnh tần số của phân tử mà họ đang tìm kiếm, tương tự như điều chỉnh đài FM đến đúng trạm.
Guesten đã ở trên tàu SOFIA khi tín hiệu helium hydride cuối cùng phát ra to và rõ ràng. Anh nói:
Thật thú vị khi được ở đó, lần đầu tiên nhìn thấy helium hydride trong dữ liệu. Điều này mang lại một tìm kiếm dài đến một kết thúc có hậu và loại bỏ những nghi ngờ về sự hiểu biết của chúng ta về hóa học cơ bản của vũ trụ sơ khai.
Điểm mấu chốt: Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã phát hiện tín hiệu của loại phân tử đầu tiên từng hình thành trong vũ trụ - helium hydride - trong không gian.