כמה מאות אלפי שנים אחרי המפץ הגדול, המרק הצעיר והחם של היקום שלנו התקרר דיו עד שאבני הבניין הקטנות ביותר של החיים ישתלבו אטומים לראשונה. יום קשוח אחד, 6,700 מעלות-פרנהייט (3,700 מעלות צלזיוס), אטום הליום שיט על פרוטון יחיד - למעשה יון מימן טעון חיובי - והמולקולה הראשונה ביותר של היקום נוצרה: הליום הידריד, או HeH +.
מדענים חקרו גרסאות תוצרת מעבדה של מולקולה קדומה זו כמעט מאה שנה, אך מעולם לא מצאו עקבות ממנה ביקום המודרני שלנו - עד כה. במחקר חדש שפורסם היום (17 באפריל) בכתב העת Nature, אסטרונומים מדווחים על השימוש בהם בטלסקופ מוטס לאיתור HeH + המריח בענן הגז סביב כוכב גוסס שנמצא במרחק של 3,000 שנות אור משם.
לטענת החוקרים, תגלית זו, שהתרחשה כבר יותר מ 13 מיליארד שנה, מראה בבירור כי HeH + נוצר באופן טבעי בתנאים דומים לאלה שנמצאו ביקום המוקדם.
"למרות של- HH + חשיבות מוגבלת על פני כדור הארץ כיום, הכימיה של היקום החלה ביון זה", כתב הצוות במחקר החדש. "הגילוי החד משמעי המדווח כאן מביא סוף סוף חיפוש בן עשרות שנים לסיום שמח."
המולקולה הראשונה ביקום
HeH + היא החומצה הידועה ביותר בכדור הארץ וסונתזה לראשונה במעבדה בשנת 1925. מכיוון שהיא עשויה מימן והליום - שני היסודות השופעים ביותר ביקום והראשון שהגיח מהכור הגרעיני של המפץ הגדול 13.8 מיליארד לפני שנים - מדענים חזו זה מכבר כי המולקולה הייתה הראשונה ביותר שנוצרה כאשר היקום המתקרר איפשר לפרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים להתקיים זה לצד זה באטומים.
מדענים לא יכולים להריץ את היקום מחדש כדי לחפש אחר מולקולה נודעת זו בה הוא נולד, אך הם יכולים לחפש אותה בחלקים מהיקום המודרני שמשכפלים בצורה הטובה ביותר את אותם תנאים סופר-צפופים-עליים - בערפיליות הצעירות של הגז והפלזמה שמתפוצצות החוצה של כוכבים גוססים.
כביכול ערפיליות פלנטריות אלה נוצרות כאשר כוכבים דמויי שמש מגיעים לסוף חייהם, מפוצצים את קליפותיהם החיצוניות ומתכווצים לגמדים לבנים כדי להתקרר לאטם לכדורי קריסטל. כאשר הכוכבים הגוססים מתקררים, הם עדיין מקרינים מספיק חום כדי להפשיט אטומי מימן סמוכים של האלקטרונים שלהם, והופכים את האטומים לפרוטונים החשופים הנדרשים ליצירת HeH +.
איתור HeH + אפילו בערפיליות הפלנטאיות הקרובות ביותר לכדור הארץ הוא דבר מסובך, מכיוון שהוא זוהר באורך גל אינפרא אדום שמוסווה בקלות על ידי האטמוספירה של כוכב הלכת שלנו. במחקר החדש, החוקרים הסתובבו באובך האטמוספרי הזה באמצעות טלסקופ היי-טק שהורכב בכלי טיס הנע בשם SOFIA (המצפה הסטרטוספרי לאסטרונומיה אינפרא אדום).
במהלך שלוש טיסות בשנת 2016 אימן הצוות את הטלסקופ של SOFIA על ערפילית פלנטרית בשם NGC 7027, כ -3,000 שנות אור מכדור הארץ. הכוכב המרכזי של הערפילית הוא אחד החמים הידועים בשמיים, כך כתבו החוקרים, ועל פי הערכות הוא השיל את מעטפתו החיצונית רק לפני כ- 600 שנה. מכיוון שהערפילית שמסביב כל כך חמה, צעירה וקומפקטית, היא נקודה אידיאלית לציד אורכי גל HeH +. לדברי החוקרים, זה בדיוק המקום בו סופיה מצאה אותם.
בהצהרה נמסר כי "התגלית של HeH + היא הדגמה דרמטית ויפה של נטיית הטבע ליצירת מולקולות. כך נכתב בהצהרה כי מחקריו של דייוויד נויפלד, פרופסור מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס בבולטימור. "למרות המרכיבים הבלתי מתפשרים הקיימים, נוצרת תערובת של מימן עם הליום הגז האצילי הלא-מגובש, וסביבה קשה באלפי מעלות צלזיוס, מולקולה שברירית."
