به گزارش آناژورنال به نقل از لایوساینس، گروهی از محققان موفق شدند با شبیه‌سازی شرایط کیهان اولیه، مولکول یون هلیوم هیدرید (HeH⁺) را که به‌عنوان نخستین مولکول شکل‌گرفته در جهان شناخته می‌شود، بازسازی کنند.
این مولکول کلیدی، نقشی اساسی در روند خنک‌سازی گازهای کیهانی ایفا کرده و مقدمه‌ای برای شکل‌گیری هیدروژن مولکولی – فراوان‌ترین مولکول حال حاضر جهان – بوده است.
بازسازی این مولکول، نخستین تلاش موفقیت‌آمیز برای بازآفرینی شیمی کیهان اولیه در شرایط آزمایشگاهی محسوب می‌شود.
اهمیت یون هلیوم هیدرید در تولد ستارگان چه بود؟
جهان پس از مهبانگ (Big Bang) در حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش، به‌تدریج سرد شد و عناصر سبک مانند هیدروژن و هلیوم به‌وجود آمدند.
اما برای تشکیل نخستین ستارگان، مولکول‌ها باید وارد عمل می‌شدند تا امکان همجوشی و تولید انرژی فراهم شود.
در این میان، یون هلیوم هیدرید (HeH⁺) به‌عنوان اولین مولکول تشکیل‌شده، نقشی کلیدی در خنک‌سازی گازها و آغاز فرآیند ستاره‌زایی ایفا کرد.
دانشمندان اکنون معتقدند که میزان این مولکول در کیهان اولیه می‌تواند بر سرعت و کارایی تشکیل نخستین ستارگان تاثیر مستقیم گذاشته باشد.
آزمایش در دمای منفی ۲۶۷ درجه؛ دانشمندان چه کشف کردند؟
در این پروژه، پژوهشگران یون‌های هلیوم هیدرید را در دمای منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد ذخیره کردند و پس از ۶۰ ثانیه خنک‌سازی، آنها را با هیدروژن سنگین (دوتریوم) برخورد دادند.
هدف، بررسی نرخ واکنش بین ذرات در دماهای بسیار پایین بود.
برخلاف فرضیه‌های پیشین که کاهش شدید نرخ واکنش در دماهای پایین را پیش‌بینی می‌کردند، نتایج آزمایش نشان دادند که این واکنش‌ها همچنان به‌طور مؤثر ادامه دارند.
دیدگاه محققان درباره بازنگری در نظریه‌ها چیست؟
هولگر کرکل (Holger Kreckel)، از پژوهشگران ارشد موسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک آلمان، اعلام کرد:
«نظریه‌های قبلی کاهش شدید واکنش‌ها در دماهای پایین را پیش‌بینی کرده بودند، اما ما نتوانستیم این موضوع را در آزمایش‌ها یا محاسبات نظری تأیید کنیم. به‌نظر می‌رسد که واکنش‌های بین یون‌ها و اتم‌ها در کیهان اولیه، بسیار مهم‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد بوده‌اند.»
این یافته‌ها چه تأثیری بر آینده اخترفیزیک دارد؟
بازسازی موفق یون‌های اولیه مانند HeH⁺ نه‌تنها می‌تواند الگوهای شکل‌گیری ستارگان اولیه را بازنویسی کند، بلکه درک ما از شیمی بنیادین جهان و روند تکامل کیهان در صدها میلیون سال نخست را متحول خواهد کرد.
دانشمندان اکنون در حال بررسی این هستند که آیا میزان واقعی این مولکول‌ها در کیهان اولیه با مدل‌های فعلی سازگار است یا نیاز به بازبینی کامل مدل‌های کیهان‌شناسی داریم.
سوالات متداول:
اولین مولکول تشکیل‌شده در جهان چه بود؟
یون هلیوم هیدرید (HeH⁺) اولین مولکولی است که پس از مهبانگ در کیهان شکل گرفت و نقش مهمی در فرآیند خنک‌سازی گازهای کیهانی و آغاز ستاره‌سازی داشت.
دانشمندان چگونه این مولکول‌ها را بازسازی کردند؟
با شبیه‌سازی شرایط کیهان اولیه، یون‌ها را در دمای منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد خنک کرده و واکنش‌های آنها را با هیدروژن سنگین بررسی کردند.
چرا این یافته‌ها مهم است؟
این آزمایش نشان داد که واکنش‌های بین یون‌ها و اتم‌ها در دماهای پایین بسیار مؤثرتر از تصورات قبلی‌اند و می‌توانند نظریه‌های مربوط به تشکیل ستارگان اولیه را تغییر دهند.
این تحقیق توسط چه نهادی انجام شده است؟
توسط پژوهشگران موسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک در آلمان، با مشارکت گروهی از فیزیکدانان نظری و تجربی بین‌المللی.
