Գիտնականներն առաջին անգամ կարողացել են վերստեղծել Տիեզերքի առաջին մոլեկուլները՝ հելիումի հիդրիդի իոնները (HeH+), որոնք առանցքային դեր են խաղացել առաջին աստղերի ձևավորման գործում: Վաղ Տիեզերքի պայմաններն ընդօրինակող փորձը ցույց է տվել անսպասելի արդյունքներ, որոնք ստիպում են վերանայել աստղագոյացման քիմիական գործընթացները: 2025 թվականի հուլիսի 24-ին Astronomy and Astrophysics ամսագրում հրապարակված հետազոտությունը բացահայտում է աստղերի ծննդի մասին նոր մանրամասներ՝ Մեծ պայթյունից հարյուր միլիոնավոր տարիներ անց:

Տիեզերքի առաջին մոլեկուլները

13.8 միլիարդ տարի առաջ տեղի ունեցած Մեծ պայթյունից հետո Տիեզերքը աներևակայելի տաք էր: Մի քանի վայրկյան անց ջերմաստիճանը նվազեց՝ հնարավորություն տալով ձևավորվել առաջին տարրերին՝ ջրածնին և հելիումին: Հարյուր հազարավոր տարիներ անց, երբ ջերմաստիճանը էլ ավելի իջավ, ատոմները սկսեցին միանալ էլեկտրոններին՝ ձևավորելով առաջին մոլեկուլները: Հելիումի հիդրիդի իոնը (HeH+) համարվում է Տիեզերքի առաջին մոլեկուլը, որն անհրաժեշտ էր մոլեկուլային ջրածնի (H₂) ձևավորման համար, որը ներկայումս ամենատարածված մոլեկուլն է:

Այս մոլեկուլները առանցքային դեր են խաղացել հարյուր միլիոնավոր տարիներ անց առաջին աստղերի ծննդի գործում: Պրոտոաստղերում միջուկային սինթեզ սկսելու համար ատոմներն ու մոլեկուլները պետք է բախվեն՝ արձակելով ջերմություն: Այս գործընթացն անարդյունավետ է 10,000 °C-ից ցածր ջերմաստիճաններում, սակայն HeH+ իոնները կարող են պահպանել ռեակցիաները նույնիսկ սառը պայմաններում՝ դարձնելով դրանք աստղագոյացման կարևոր գործոն:

Փորձ. Վաղ Տիեզերքի վերստեղծում

Գերմանիայի Մաքս Պլանկի միջուկային ֆիզիկայի ինստիտուտի գիտնականները փորձ են անցկացրել՝ ուսումնասիրելու հելիումի հիդրիդի իոնների վարքագիծը: Նրանք.

  • Հաշմանդամի են սառեցրել HeH+ իոնները մինչև −267 °C և պահել դրանք մինչև 60 վայրկյան:
  • Բախել են դրանք ծանր ջրածնի (դեյտերիումի) հետ՝ ընդօրինակելով պրոտոաստղերում սինթեզի սկզբի պայմանները:
  • Վերլուծել են, թե ինչպես է ջերմաստիճանն ազդում ռեակցիաների արագության վրա:

Արդյունքները զարմացրել են հետազոտողներին. HeH+ իոնների և ջրածնի միջև ռեակցիաների արագությունը չի նվազել ցածր ջերմաստիճաններում՝ հակառակ նախկին տեսություններին: «Նախկինում կարծում էին, որ ռեակցիաների հավանականությունը զգալիորեն նվազում է ցածր ջերմաստիճաններում, սակայն ոչ փորձը, ոչ էլ նոր հաշվարկները դա չեն հաստատել», - նշել է հետազոտության համահեղինակ Հոլգեր Կրեկելը:

Ինչու՞ է սա կարևոր

Բացահայտումը փոխում է Վաղ Տիեզերքում հելիումի հիդրիդի իոնների դերի մասին պատկերացումները.

  • Ավելի կարևոր դեր. HeH+-ի հետ կապված ռեակցիաները «զգալիորեն ավելի կարևոր են Վաղ Տիեզերքի քիմիայի համար, քան նախկինում ենթադրվում էր»: Սա նշանակում է, որ իոնները կարող էին արագացնել աստղագոյացումը նույնիսկ սառը պայմաններում:
  • Մոդելների վերանայում. Նոր տվյալները պահանջում են վերագնահատել առաջին աստղերի ձևավորման հետ կապված քիմիական գործընթացները: HeH+ իոնների քանակը կարող էր ազդել աստղագոյացման արագության և արդյունավետության վրա:
  • Լայն հետևանքներ. Արդյունքները կարող են ազդել Վաղ Տիեզերքի էվոլյուցիայի մոդելների վրա, ներառյալ գալակտիկաների ձևավորումը և մոլեկուլային ջրածնի բաշխումը:

Համատեքստ և հեռանկարներ

Հելիումի հիդրիդի իոնները առաջին անգամ հայտնաբերվել են տիեզերքում 2019 թվականին SOFIA աստղադիտակի օգնությամբ, ինչը հաստատել է դրանց գոյությունը՝ տասնամյակների տեսական ենթադրություններից հետո: Նոր փորձը դարձել է առաջինը, որտեղ այս մոլեկուլները վերստեղծվել են Վաղ Տիեզերքի պայմաններն ընդօրինակող լաբորատոր միջավայրում: Այս ձեռքբերումը ճանապարհ է բացում հետագա հետազոտությունների համար.

  • Այլ մոլեկուլների, ինչպիսին է մոլեկուլային ջրածինը, և աստղագոյացման մեջ նրանց դերի ուսումնասիրություն:
  • Տիեզերքի քիմիական էվոլյուցիայի մոդելների ճշգրտում:
  • Տվյալների կիրառում Ջեյմս Ուեբի նման աստղադիտակների տվյալների վերլուծության համար՝ տիեզերքում վաղ մոլեկուլների հետքեր փնտրելու համար:

Հակիրճ…

Գիտնականներն առաջին անգամ վերստեղծել են հելիումի հիդրիդի իոնները (HeH+), Տիեզերքի առաջին մոլեկուլները, և պարզել, որ նրանց ռեակցիաները չեն դանդաղում ցածր ջերմաստիճաններում՝ հակառակ հին տեսություններին: 2025 թվականի հուլիսի 24-ին Astronomy and Astrophysics-ում հրապարակված հետազոտությունը ցույց է տալիս, որ HeH+-ը ավելի կարևոր դեր է խաղացել աստղագոյացման մեջ, քան ենթադրվում էր: Այս բացահայտումը ստիպում է վերանայել Վաղ Տիեզերքի քիմիան և ընդգծում է, թե ինչպես կարող են լաբորատոր փորձերը բացահայտել տիեզերքի գաղտնիքները՝ փոխելով նրա էվոլյուցիայի մասին մեր պատկերացումները: