Ia memerlukan sekumpulan molekul kompleks yang kaya dan pelbagai untuk perkara seperti bintang, galaksi, planet dan bentuk kehidupan seperti kita wujud. Tetapi sebelum manusia dan semua molekul kompleks yang kita buat dapat wujud, mesti ada molekul primordial pertama yang memulakan rangkaian peristiwa kimia yang panjang yang membawa kepada semua yang anda lihat di sekeliling anda hari ini.
Walaupun telah lama berteori ada, kurangnya bukti pemerhatian untuk molekul itu bermasalah bagi para saintis. Sekarang mereka sudah berjaya dan para saintis dapat berehat dengan tenang. Teori ramalan mereka menang!
Pada masa awal Alam Semesta, hanya ada dua atau tiga jenis atom. Hidrogen, helium, dan sejumlah kecil litium diciptakan oleh Big Bang Nucleosynthesis. Semua unsur lain ditempa kemudian, di bintang. Bintang kebanyakannya hidrogen, tetapi bintang tidak dapat terbentuk dari atom hidrogen sederhana yang dibuat di Big Bang. Mereka terbentuk dari apa yang dipanggil hidrogen molekul. Dan hidrogen molekul tidak dapat terbentuk tanpa apa yang disebut "molekul pertama", gabungan helium dan hidrogen yang disebut helium hidrida. Teori mengatakan bahawa helium hidrida diciptakan kira-kira 100,000 tahun selepas Big Bang.
"Sangat mengasyikkan berada di sana, melihat helium hidrida untuk pertama kalinya dalam data."
Rolf Guesten, Institut Max Planck untuk Astronomi Radio, pengarang utama.
Anda dapat membayangkan gambar awal Alam Semesta awal, sekitar 100,000 tahun selepas Big Bang. Ia sangat panas, dan hanya dihuni oleh hidrogen, helium, dan sedikit litium. Sebelum populasi atom Alam Semesta dapat berubah-ubah, bintang harus terbentuk. Sebaik sahaja ia mulai sejuk, keadaan mula matang untuk dibentuk bintang.
Tetapi perkara lain juga harus berlaku. Penyejukan Alam Semesta tidak cukup untuk pembentukan bintang. Hidrogen molekul harus diciptakan, kerana bintang dibuat sebahagian besarnya dari hidrogen molekul dan bukan hidrogen atom sederhana yang diciptakan oleh Big Bang. (Para saintis tidak menyebutnya hidrogen sederhana, mereka menyebutnya hanya hidrogen atom.)
Sebilangan besar hidrogen di Alam Semesta adalah hidrogen molekul.
Tetapi satu atom hidrogen jarang berlaku di Alam Semesta sekarang, kerana ia adalah radikal bebas dan benar-benar reaktif. Hidrogen molekul adalah molekul di mana dua atom hidrogen terikat bersama. Ia terdiri daripada dua proton dan dua elektron dan sangat stabil. Terdapat banyak awan hidrogen molekul di luar angkasa, dan bintang dari awan tersebut.
Masalahnya di awal Alam Semesta adalah, walaupun keadaan semakin sejuk, hidrogen molekul tidak dapat terbentuk dengan sendirinya. Menurut teori, hidrogen sederhana diperlukan untuk berinteraksi dengan molekul tertentu sebelum terbentuk, dan molekul itu adalah helium hidrida. Interaksi ini adalah langkah pertama dalam kimia Alam Semesta.
"Kurangnya bukti keberadaan helium hidrida di ruang antara bintang adalah dilema astronomi selama beberapa dekad."
Rolf Guesten, Institut Max Planck untuk Astronomi Radio, pengarang utama
Walaupun teori mengatakan bahawa helium hidrida harus ada, dan walaupun telah dibuat di makmal pada tahun 1925, ia tidak pernah dilihat di angkasa. Ini adalah molekul yang sangat acar, kerana salah satu atom penyusunnya adalah helium, gas mulia. Dan gas mulia sangat enggan bertindak balas dengan atom lain.
Tetapi sekarang mereka menjumpainya.
Dalam makalah yang diterbitkan pada 17 April di jurnal Nature, para penyelidik menggariskan bagaimana mereka menemui helium hidrida yang sukar difahami di
nebula planet bernama NGC 7027. Mereka menggunakan SOFIA NASA, atau
Observatorium Stratosfera untuk Astronomi Inframerah, untuk mencarinya. SOFIA adalah Boeing 747SP yang ditukar yang terbang di ketinggian, di atas gangguan atmosfera, untuk membuat pemerhatian.
Sejak tahun 1970-an, para saintis berpendapat bahawa NGC 7027 mempunyai syarat yang diperlukan agar helium hidrida wujud. Dengan menggunakan SOFIA, dan instrumen HEBAT Jerman (Penerima Jerman di Frekuensi Terahertz) mereka menyiasat NGC 7027, mencari molekul yang sukar difahami.
Pengarang utama makalah ini adalah Rolf Guesten dari Institut Max Planck untuk Radio Astronomi, di Bonn, Jerman. "Kurangnya bukti adanya helium hidrida di ruang antarbintang adalah dilema astronomi selama beberapa dekad," kata Guesten.
Nebula planet di mana para penyelidik melihatnya mempunyai keadaan yang tepat untuk membentuk helium hidrida. Bintang penuaan mengeluarkan haba dan sinaran ultraviolet yang tepat agar molekul terbentuk. Tetapi melihat ke dalam nebula itu terbukti sangat sukar. Masukkan SOFIA dan HEBAT.
SOFIA adalah jenis seperti kacukan antara teleskop darat dan teleskop angkasa. Dari sudut pandang 45,000 kaki, ia bebas dari kebanyakan gangguan atmosfera Bumi, seperti teleskop angkasa. Tetapi lebih fleksibel Ini mendarat antara misi dan instrumennya dapat diubah atau disesuaikan lebih seperti teleskop darat.
Dalam kes ini, instrumen HEBAT Jerman telah disatukan ke dalam SOFIA pada tahun 2011. Dan terbukti sangat penting dalam penyelidikan ini.
"Kami dapat mengubah instrumen dan memasang teknologi terkini," kata Naseem Rangwala, timbalan saintis projek SOFIA. "Fleksibiliti ini membolehkan kita meningkatkan pemerhatian dan menjawab soalan yang paling mendesak yang ingin dijawab oleh para saintis."
Pada tahun 2016, saintis mula menggunakan SOFIA dan HEBAT untuk memeriksa NGC 7027 untuk helium hidrida yang sukar difahami. Setiap molekul berinteraksi dengan cahaya pada frekuensi sendiri, dan HEBAT disesuaikan dengan frekuensi helium hidrida, mirip dengan menala radio ke stesen tertentu. Dan mereka akhirnya bernasib baik.
"Sangat mengasyikkan berada di sana, melihat helium hidrida untuk pertama kalinya dalam data. Ini membawa pencarian panjang ke akhir yang bahagia dan menghilangkan keraguan mengenai pemahaman kita tentang kimia asas alam semesta awal.
Rolf Guesten, Institut Max Planck untuk Astronomi Radio, pengarang utama
"Sangat mengasyikkan berada di sana, melihat helium hidrida untuk pertama kalinya dalam data," kata Guesten. "Ini membawa pencarian panjang ke akhir yang bahagia dan menghilangkan keraguan tentang pemahaman kita tentang kimia asas alam semesta awal."
Jadi ini adalah akhir yang senang untuk salah satu soalan paling lama yang ditanyakan astronomi. Kesimpulan yang berjaya dalam pencarian helium hidrida adalah kemenangan yang baik untuk teori kami yang memperincikan evolusi Alam Semesta.
Sekiranya anda berkawan dengan seorang saintis, belilah dia bir dan tunjukkan penghargaan atas kerja keras mereka!
Sumber
- Kertas Penyelidikan: Pengesanan astrofisis ion helium hidrida HeH
- Siaran Akhbar: Molekul Jenis Pertama Alam Semesta Ditemui Akhirnya
- NASA: Laman web SOFIA
- Wikipedia: Helium hidrida ion
