کشف دوباره نخستین مولکول کیهان؛‌ نگاهی تازه به ریشه‌ تولد ستارگان

به گزارش سرویس علم و فناوری تابناک، بیش از ۱۳.۸ میلیارد سال پیش، تنها چند ثانیه پس از انفجار بزرگ (Big Bang)، کیهان در حال انبساط و خنک‌شدن بود. در این دوره‌ بحرانی، نخستین عناصر ساده مانند هیدروژن و هلیوم شکل گرفتند. حال، گروهی از محققان با بازسازی شرایط آن دوران، موفق به بازتولید نخستین مولکول ثبت‌شده در جهان — یون هلیوم هیدرید (HeH⁺) شده‌اند.

این مولکول، که ترکیبی از هلیوم و هیدروژن است، نقشی کلیدی در آغاز واکنش‌هایی دارد که بعدها به تولد ستارگان منجر شد. به بیان دیگر، بدون این مولکول بنیادین، ممکن بود جهانی تاریک، سرد و بدون ستاره داشته باشیم.

هیدرید هلیوم؛ نخستین گام به‌ سوی نور

یون هلیوم هیدرید، به گفته محققان، نخستین مولکولی است که پس از پیدایش جهان شکل گرفته و پیش‌نیاز کلیدی برای تشکیل هیدروژن مولکولی و شروع همجوشی هسته‌ای در ستارگان محسوب می‌شود. این همجوشی، منبع اصلی انرژی ستارگان است.

فرایند شکل‌گیری ستاره نیازمند برخورد و ترکیب مولکول‌ها در دمایی بالاست، اما یافته‌های تازه نشان می‌دهد که یون‌های HeH⁺ حتی در دماهای پایین‌تر از ۱۰ هزار درجه سانتی‌گراد نیز می‌توانند این واکنش‌ها را پیش ببرند — ویژگی‌ای که آن‌ها را به کاتالیزورهای مهمی برای تولد ستارگان در جهان اولیه تبدیل می‌کند.

بازسازی آزمایشگاهی: دماهای نزدیک به صفر مطلق

محققان، به سرپرستی دکتر هولگر کِرکل از مؤسسه ماکس پلانک آلمان، این یون‌ها را در آزمایشگاه در دمای بسیار پایین منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد (تقریباً نزدیک به صفر مطلق) ذخیره کرده و به مدت ۶۰ ثانیه سرد نگه داشتند.

سپس این یون‌ها را با اتم‌های دوتریوم (هیدروژن سنگین) برخورد دادند تا شرایط اولیه کیهان را بازسازی کنند. در کمال شگفتی، آن‌ها مشاهده کردند که برخلاف نظریات قدیمی، نرخ واکنش شیمیایی در این دماهای پایین کاهش نیافته است.

هولگر کرکل می گوید: نظریه‌های پیشین، کاهش شدید احتمال وقوع واکنش را در دماهای پایین پیش‌بینی می‌کردند، اما نه در آزمایش و نه در محاسبات نظری جدید این موضوع تأیید نشد.

تغییر درک ما از شیمی کیهان

این یافته‌ها می‌تواند مدل‌های فعلی از شکل‌گیری ستارگان در جهان اولیه را به چالش بکشد. برخلاف آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، واکنش‌های شیمیایی یون HeH⁺ حتی در شرایط بسیار سرد نیز نقش مؤثری در گرم‌کردن و تراکم گازها داشته‌اند — عاملی که به تشکیل نخستین ستارگان کمک کرده است.

به گفته تیم تحقیق، این کشف ممکن است منجر به بازنگری گسترده‌ای در فرضیات درباره ترکیب شیمیایی و پویایی‌های فیزیکی جهان در نخستین میلیون سال‌های پس از مهبانگ شود.

از آزمایشگاهی در آلمان تا نخستین لحظات هستی، محققان توانسته‌اند با بازتولید نخستین مولکول کیهان، گام مهمی در درک منشأ ستارگان و در نهایت سیر تکامل کیهان بردارند. شاید بتوان گفت یون HeH⁺ هنوز هم در حال روشن‌کردن چراغ‌های فهم ما از کیهان است — حتی پس از گذشت میلیاردها سال.