宇宙在太空中检测到的第一个分子

科学家首次在太空中发现了我们宇宙中最古老的分子。

氦氢化物离子 (HeH +) 是第一个形成的分子，大约140亿年前，在年轻的宇宙中温度的下降允许大爆炸中产生的轻元素的重组。

德国马克斯·普朗克射电天文学研究所 (MpIfR) 的研究人员说，当时，电离的氢和中性氦原子反应形成HeH。

尽管HeH在早期宇宙的历史中很重要，但迄今为止，HeH在天体星云 (外层空间的气体和尘埃云) 中逃脱了探测。

一个国际小组在索非亚飞行天文台上运行了远红外光谱仪，报告了对朝向行星状星云NGC 7027的分子的明确检测。

在化学的曙光中，当年轻宇宙的温度降至4000开尔文以下时，大爆炸核合成中产生的轻元素 (氢，氦，氘和痕量锂) 的离子以与电离电位相反的顺序重新结合。

根据发表在《自然》杂志上的研究，氦首先与自由电子结合形成了有史以来第一个中性原子。

那时，氢仍被电离或以裸露质子的形式存在。

氦原子与这些质子结合成氦氢化物离子HeH，这是宇宙中的第一个分子键。

随着重组的进行，HeH与中性氢反应，并创造了形成分子氢的第一条途径-标志着现代宇宙的开始。

研究人员说，尽管HeH分子在早期宇宙历史上无疑具有重要意义，但迄今为止，它在星际空间中逃脱了检测。

他们说，早在1925之前就在实验室进行了研究，在过去的几十年中，专门的搜索一直没有成功，从而挑战了我们对潜在化学网络的理解。

“宇宙的化学反应始于HeH +。长期以来，缺乏确切的证据证明它在星际空间中的存在一直是天文学的两难选择，”MpIfR的Rolf Gusten说。

20世纪70年代末，天文化学模型表明，HeH可能存在于局部天体星云中可检测到的丰度，并且最容易在所谓的行星状星云中观察到，该星云在其生命的最后阶段被类似太阳的恒星喷出。

中心白矮星产生的硬辐射场温度超过100,000度，将电离前沿驱动到弹出的包络中，预计会在其中形成HeH。

该分子将在0.149毫米的特征波长处发射其最强的光谱线。

但是，对于地面天文台来说，在该波长下地球的大气层是不透明的，因此需要从太空或像索非亚这样的高空飞行的天文台在低层大气的吸收层上方进行搜索。

“随着太赫兹技术的最新发展，现在可以在所需的远红外波长下执行高分辨率光谱，” Gusten说。

在SOFIA上运行大光谱仪，该团队现在报告了对行星状星云NGC 7027包络线的明确检测。

美国约翰·霍普金斯大学的大卫·诺伊费尔德 (David Neufeld) 说: “HeH + 的发现是自然界形成分子的趋势的戏剧性和美丽的证明。”

诺伊费尔德说: “尽管有一些毫无希望的成分，氢与不活泼的惰性气体氦的混合物，以及数千摄氏度的恶劣环境，但仍形成了脆弱的分子。”

另请阅读NASA的行星狩猎探测器，苔丝发现地球大小的行星

他说: “值得注意的是，这种现象不仅可以被天文学家观察到，而且可以使用我们开发的理论模型来理解。”

研究人员说，对这种特殊分子的检测给我们带来了漫长的探索，并消除了我们可能无法理解潜在的形成和破坏以及我们想象的怀疑。