Науковці вперше змогли відтворити перші молекули, що виникли у Всесвіті після Великого вибуху, і результати цього експерименту змушують переглянути наше розуміння процесів формування зірок у ранньому космосі. Робота, опублікована у журналі Astronomy and Astrophysics, показує, що роль перших молекулярних сполук була значно важливішою, ніж вважалося раніше.
Після Великого вибуху, який стався 13,8 мільярда років тому, Всесвіт перебував у стані надзвичайно високих температур. Уже за кілька секунд після цього умови охололи настільки, що почали формуватися перші елементи — водень і гелій. Минуло кілька сотень тисяч років, і атоми цих елементів змогли поєднуватися з електронами, утворюючи перші молекули.
Однією з найперших таких сполук став іон гідриду гелію (HeH⁺), який вважається ключовим етапом у подальшому синтезі молекулярного водню — нині найпоширенішої молекули у Всесвіті. Саме цей іон, на думку вчених, відіграв вирішальну роль у формуванні перших зірок.
Для того щоб протозірка запустила термоядерний синтез і почала випромінювати власну енергію, атоми та молекули всередині неї повинні стикатися й виділяти тепло. У звичайних умовах цей процес малоефективний при температурах нижче ніж 10 тисяч градусів Цельсія, однак іони HeH⁺ здатні підтримувати реакції навіть у відносно «прохолодних» середовищах. Це робить їх одним із ключових каталізаторів зореутворення на ранніх етапах розвитку Всесвіту. Від кількості таких іонів залежали швидкість та ефективність появи перших світил.
У новому експерименті дослідники змогли охолодити іони HeH⁺ до мінус 267°C та утримувати їх у стабільному стані до хвилини. Далі вони змушували ці частинки взаємодіяти з важким воднем, аналізуючи, як змінюється хімічна реакція при різних температурах. На відміну від попередніх теоретичних моделей, які передбачали падіння ймовірності реакцій за низьких температур, експерименти показали, що швидкість процесів залишається стабільною. Цей результат підтвердили й нові обчислювальні моделі.
Висновки дослідження свідчать, що роль гідриду гелію у космічній хімії значно недооцінювалась. Його взаємодії з іншими атомами могли мати вирішальне значення для створення умов, за яких почали народжуватися перші зорі. Це відкриття змінює наше уявлення про те, як розвивався Всесвіт після Великого вибуху, і може стати основою для нових теорій щодо походження космічних структур.
