Учёные воссоздали молекулу HeH⁺ — первую во Вселенной
Впервые в истории учёные воссоздали гелий-гидрид (HeH⁺) — первую молекулу, возникшую во Вселенной вскоре после Большого взрыва. Это достижение решает одну из древнейших загадок космохимии и меняет наше понимание того, как формировались первые звёзды.
Сразу после Большого взрыва, около 13,8 миллиарда лет назад, Вселенная была горячей и плотной. Через несколько секунд она остыла настолько, что начали формироваться первые элементы — в основном водород и гелий. Тогда атомы ещё не были нейтральны: электроны и ядра существовали раздельно. Только спустя примерно 380 000 лет Вселенная остыла достаточно, чтобы произошло рекомбинирование — электроны соединились с ядрами, и начали образовываться первые нейтральные атомы.
Одним из первых химических соединений стал гелий-гидрид (HeH⁺), появившийся при соединении нейтрального атома гелия и ионизированного протона водорода. Это событие положило начало цепочке реакций, которая привела к образованию молекулярного водорода (H₂) — самого распространённого вещества во Вселенной.
Роль HeH⁺ в рождении звёзд
После рекомбинации наступил так называемый «тёмный век» космологии — период, когда Вселенная уже стала прозрачной, но ещё не имела излучающих объектов. Прошло сотни миллионов лет, прежде чем сформировались первые звёзды. Но именно HeH⁺ и H₂ сыграли ключевую роль в этом процессе.
Когда облако газа начинало коллапсировать под действием гравитации, температура внутри него резко возрастала. Чтобы запустить термоядерный синтез, это тепло нужно было рассеять. На температурах выше 10 000 °C атомарный водород не справлялся с этой задачей. Молекулы с дипольным моментом, такие как HeH⁺, могли эффективно излучать энергию за счёт вращательных и колебательных движений. Именно благодаря этому стали возможны первые звёздные вспышки.
Учёные из Института ядерной физики Макса Планка (MPIK) в Гейдельберге смогли воссоздать HeH⁺ в условиях, близких к ранней Вселенной. Эксперимент проводился в установке Cryogenic Storage Ring (CSR), где возможно моделировать ультрахолодные реакции. Ионы HeH⁺ подверглись воздействию дейтерия (изотопа водорода) при температуре всего в несколько кельвинов (−267 °C).
Результаты оказались неожиданными. Предыдущие теории предсказывали, что вероятность реакции резко упадёт при снижении температуры, но эксперимент и обновлённые расчёты показали обратное: скорость реакции оставалась почти неизменной.
«Ранее считалось, что реакция почти прекращается при низких температурах, но наши эксперименты и расчёты этого не подтвердили», — заявил д-р Хольгер Крекель (Holger Kreckel) из MPIK.
Это открытие бросает вызов традиционным моделям химической эволюции и углубляет наше понимание первых мгновений после Большого взрыва.
