Beberapa ratus ribu tahun selepas Big Bang, sup panas dan muda di alam semesta kita cukup sejuk untuk blok bangunan terkecil hidup untuk menggabungkan ke dalam atom untuk kali pertama. Satu hari, 6,700 darjah-Fahrenheit (3,700 darjah Celsius), sebuah atom helium menyala ke satu proton - sebenarnya ion hidrogen yang dikenakan positif - dan molekul pertama yang pertama di dunia terbentuk: helium hydride, atau HeH +.
Para saintis telah mengkaji molekul primordial dalam buih selama hampir satu abad, tetapi mereka tidak pernah menemukan jejaknya di alam semesta moden kita - sehingga sekarang. Dalam satu kajian baru yang diterbitkan hari ini (17 April) dalam jurnal Nature, ahli astronomi melaporkan penggunaan teleskop udara untuk mengesan HeH + membara di awan gas di sekitar bintang yang mati sekitar 3,000 tahun cahaya.
Menurut para penyelidik, penemuan ini, yang telah lebih daripada 13 bilion tahun dalam pembuatan, menunjukkan secara konklusif bahawa HeH + terbentuk secara semulajadi dalam keadaan yang serupa dengan yang terdapat di alam semesta awal.
"Walaupun HeH + sangat penting di Bumi hari ini, kimia alam semesta bermula dengan ion ini," tulis pasukan dalam kajian baru itu. "Pengesanan yang tidak jelas yang dilaporkan di sini membawa pencarian selama beberapa dekad untuk akhirnya berakhir gembira."
Molekul pertama di alam semesta
HeH + adalah asid terkuat di Bumi dan pertama kali disintesis dalam makmal pada tahun 1925. Kerana ia dibuat daripada hidrogen dan helium - dua unsur paling banyak di alam semesta dan yang pertama muncul daripada reaktor nuklear Big Bang 13.8 bilion bertahun-tahun yang lalu - para saintis telah lama meramalkan bahawa molekul itu adalah yang pertama terbentuk apabila alam semesta penyejukan membolehkan proton, neutron dan elektron beroperasi bersebelahan dalam atom.
Para saintis tidak dapat menggerakkan semula alam semesta untuk memburu molekul ini yang baru dilahirkan di mana ia dilahirkan, tetapi mereka boleh mencarinya di bahagian-bahagian alam semesta moden yang paling meniru keadaan superhot, yang paling hebat - dalam nebulae gas dan plasma muda yang meletup bintang mati.
Bentuk planet nebula yang dipanggil ini apabila bintang-bintang seperti matahari mencapai hujung nyawa mereka, meletupkan cengkerang luar mereka dan menghancurkan kerdil putih untuk perlahan-lahan menyejukkan bola kristal. Apabila bintang-bintang yang mati itu sejuk, mereka masih memancarkan haba yang cukup untuk menyerang atom-atom hidrogen berhampiran elektron mereka, menjadikan atom-atom menjadi proton kosong yang diperlukan untuk membentuk HeH +.
Mendeteksi HeH + bahkan nebulae planet terdekat ke Bumi adalah rumit, kerana ia bersinar pada panjang gelombang inframerah yang mudah dikaburkan oleh atmosfer planet kita sendiri. Dalam kajian baru ini, para penyelidik mengamati jerebu atmosfera dengan menggunakan teleskop berteknologi tinggi yang dipasang pada pesawat bergerak yang dikenali sebagai SOFIA (Observatorium Stratosferik untuk Astronomi Inframerah).
Sepanjang tiga penerbangan pada 2016, pasukan ini melatih teleskop SOFIA pada nebula planet bernama NGC 7027, kira-kira 3,000 tahun cahaya dari Bumi. Bintang pusat nebula adalah salah satu yang paling terkenal di langit, para penyelidik menulis, dan dianggarkan telah menumpahkan sampul luar hanya sekitar 600 tahun yang lalu. Kerana nebula sekitarnya sangat panas, muda dan padat, ia adalah tempat yang ideal untuk memburu panjang gelombang HeH +. Menurut para penyelidik, itu adalah tepat di mana SOFIA mendapati mereka.
"Penemuan HeH + adalah demonstrasi kecenderungan alam yang dramatik dan indah untuk membentuk molekul," kata pengarang bersama David Neufeld, profesor di Universiti Johns Hopkins di Baltimore, dalam satu kenyataan. "Walaupun bahan-bahan yang tidak menentu yang ada, campuran hidrogen dengan helium gas mulia yang tidak aktif, dan persekitaran yang keras di ribuan derajat Celsius, bentuk molekul rapuh."
