Ungefähr zehn Sekunden nach dem Urknall bestand das relativ kleine, aber schnell expandierende Universum aus Atomkernen, Elektronen und Photonen, die alle frei in einem überhitzten Plasma schwebten. Schließlich kühlten sich die Dinge so weit ab, dass diese Teilchen stabile Atome bildeten, und das Universum war hauptsächlich mit Wasserstoff und Helium gefüllt. Etwa 100.000 Jahre in der Geschichte des Universums vereinigten sich Atome schließlich zu den ersten Molekülen - neutrale Heliumatome, die mit positiv geladenen Wasserstoffatomen zum Molekül Heliumhydrid kombiniert wurden.
Man hat lange gedacht, dass Heliumhydrid der Beginn einer langen Kette von chemischen Verbindungen ist, die letztendlich zu allen verschiedenen Molekülen des Universums führte, und zum ersten Mal haben Wissenschaftler die Moleküle im Weltraum entdeckt. Astronomen, die das Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) der NASA, ein auf einer Boeing 747 montiertes Infrarot-Teleskop, nutzten, entdeckten das moderne Heliumhydrid in einem Planetennebel in unserer eigenen Galaxie, wie in einer in dieser Woche in Nature veröffentlichten Studie beschrieben.
"Obwohl HeH + [Heliumhydrid] heutzutage auf der Erde von begrenzter Bedeutung ist, begann die Chemie des Universums mit diesem Ion", schreiben die Autoren in der Studie. „Das Fehlen definitiver Beweise für seine Existenz im interstellaren Raum war ein Dilemma für die Astronomie. Die hier gemeldete eindeutige Entdeckung bringt eine jahrzehntelange Suche endlich zu einem Happy End. “
SOFIA unternahm im Mai 2016 drei Flüge mit einer Höhe von 45.000 Fuß, um den Planetennebel NGC 7027 zu beobachten, berichtet Maria Temming für Science News . Der Planetennebel befindet sich etwa 3.000 Lichtjahre entfernt und ist eine sich ausdehnende Gaswolke, die einen Stern umgibt, der einst der Sonne ähnlich war, aber den größten Teil seines Materials ausgestoßen hat. Im heißen Gas des Nebels konnte SOFIA die Signatur von Heliumhydrid im Infrarotlicht erkennen.
Das Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) der NASA fliegt mit geöffneter Schiebetür über einer Schneedecke über Kaliforniens südlichen Sierra Nevada-Bergen. (NASA / Jim Ross) "Dieses Molekül lauerte dort draußen, aber wir brauchten die richtigen Instrumente, um Beobachtungen an der richtigen Position durchzuführen - und SOFIA konnte das perfekt", sagt Harold Yorke, Direktor des SOFIA Science Center in Kalifornien, in einer Erklärung der NASA.
Heliumhydrid ist kein besonders stabiles Molekül, aber Wissenschaftler konnten das positiv geladene Ion 1925 im Labor herstellen, berichtet Bill Andrews für Discover . Astronomen haben gehofft, das Molekül seit Jahrzehnten in einem Nebel zu finden, und in den 1970er Jahren legten Beobachtungen von NGC 7027 nahe, dass es die richtigen Bedingungen - hohe Hitze und große Mengen ultravioletter Strahlung - für die Bildung von Heliumhydrid aufweist.
In jüngerer Zeit ermöglichte ein Upgrade eines SOFIA-Instruments, des deutschen Empfängers bei Terahertz Frequencies (GREAT), die Suche nach der Wellenlänge des von Heliumhydridionen emittierten Lichts. Das Instrument funktioniert nach Angaben der NASA wie ein Funkempfänger, und Teleskopbediener können die richtige Frequenz einstellen, um nach bestimmten Molekülen zu suchen.
Das von SOFIA beobachtete Heliumhydrid wurde in NGC 7027 gebildet, lange nachdem die ersten Moleküle vor mehr als 13 Milliarden Jahren gebildet worden waren. Der Hauptautor der neuen Studie, Rolf Güsten vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Deutschland, und sein Team planen jedoch, mit dem Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) in Chile nach Heliumhydrid zu suchen, das kurz danach hergestellt wurde der Urknall. Wenn sie erfolgreich sind, wird die Menschheit Milliarden von Jahren in die Vergangenheit blicken und einige der ersten Bausteine von allem, was kommen sollte, entdeckt haben.
