گجت نیوز/ دانشمندان با بازآفرینی اولین مولکول جهان در آزمایشگاه به نتایج شگفت‌انگیزی درباره نحوه شکل‌گیری ستارگان اولیه دست یافتند. این کشف بزرگ را بخوانید.

دنیای ما، از تولد تا امروز داستانی پیچیده از تحولات شیمیایی و فیزیکی را به دوش می‌کشد. دانشمندان مدت‌هاست که در تلاشند تا جزئیات این داستان را کشف کنند.

در یکی از مهم‌ترین تلاش‌ها برای رمزگشایی از گذشته، محققان موفق شدند اولین مولکول جهان را در محیط آزمایشگاهی بازسازی کنند. این مولکول که «هیدرید هلیوم» نام دارد، نقشی حیاتی در شکل‌گیری اولین ستارگان جهان داشته است.

بازسازی لحظه تولد جهان در آزمایشگاه

در لحظات اولیه پس از بیگ بنگ جهان مملو از عناصر ابتدایی مانند هیدروژن و هلیوم بود. این عناصر با هم ترکیب شدند و هیدرید هلیوم را پدید آوردند. این مولکول که به‌عنوان اولین مولکول جهان شناخته می‌شود، چند صد میلیون سال بعد به شکل‌گیری ستارگان کمک کرد.

دانشمندان همواره از این مسئله متحیر بودند که دقیقا چه فرآیندهای شیمیایی باعث تولد ستاره‌ها شده است. حالا محققان در مؤسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک در آلمان، برای اولین بار با بازسازی هیدرید هلیوم در محیط آزمایشگاهی به سرنخ‌های تازه‌ای دست یافته‌اند.

نتایج تحقیقات آن‌ها نشان می‌دهد که این مولکول احتمالا نقشی بسیار پررنگ‌تر از آنچه تصور می‌شد، در تولد ستارگان داشته است. هیدرید هلیوم با کمک به ابرهای گازی اولیه برای از دست دادن حرارت، زمینه را برای فروپاشی و تبدیل شدن آن‌ها به ستارگان فراهم کرده است.

نتایج شگفت‌انگیز یک آزمایش منحصربه‌فرد

در این پژوهش که نتایج آن در ژورنال Astronomy & Astrophysics منتشر شد، محققان با بازسازی برخوردهای بین هیدرید هلیوم و دوتریوم، آزمایش منحصربه‌فردی را انجام دادند.

آن‌ها دریافتند که نرخ این واکنش‌ها برخلاف باورهای قبلی، حتی با کاهش دما نیز ثابت باقی می‌ماند. این یافته نظریه‌های پیشین را که پیش‌بینی می‌کردند احتمال واکنش‌ها در دماهای پایین به‌شدت کاهش می‌یابد، به چالش می‌کشد.

هولگر کرکل، نویسنده اصلی این مقاله می‌گوید که نظریه‌های قبلی کاهش قابل‌توجه احتمال واکنش در دماهای پایین را پیش‌بینی می‌کردند، اما ما نتوانستیم این مسئله را در آزمایش یا محاسبات نظری جدید تأیید کنیم.

او در ادامه افزود که واکنش‌های اولین مولکول جهان با هیدروژن و دوتریوم خنثی، برای شیمی جهان اولیه بسیار مهم‌تر از آن چیزی که قبلا تصور می‌شد، بوده است.

مکانیزم سرد شدن ابرهای گازی

دو نوع واکنش هیدرید هلیوم، منجر به تولید هیدروژن مولکولی می‌شود که در شکل‌گیری ستارگان اولیه نقش داشته است. در اولین واکنش که در این مطالعه بازسازی شد، دوتریوم (ایزوتوپ هیدروژن که یک نوترون اضافی دارد) با هیدرید هلیوم برخورد کرده و هیدروژن دوترید تولید می‌کند.

واکنش دوم زمانی رخ می‌دهد که هیدرید هلیوم با یک اتم هیدروژن خنثی برخورد کرده و هیدروژن مولکولی خنثی را می‌سازد. هر دو شکل از هیدروژن مولکولی به‌عنوان یک عامل خنک‌کننده عمل می‌کنند و به سحابی‌ها کمک می‌کنند تا حرارت خود را از دست داده، فشرده شوند و در نهایت به ستاره تبدیل شوند.

واکنش‌پذیری هیدرید هلیوم در دماهای بسیار پایین

محققان برای انجام این آزمایش از «حلقه ذخیره‌سازی کرایوژنیک» استفاده کردند. این محفظه واکنش در دمای بسیار پایین، شرایطی مشابه فضا را برای بررسی واکنش‌های مولکولی و اتمی فراهم می‌کند.

تیم تحقیقاتی، یون‌های هیدرید هلیوم را به مدت یک دقیقه در دمای حدود منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد نگهداری کرد و سپس آن‌ها را با یک پرتو از اتم‌های دوتریوم خنثی بمباران کردند. با تنظیم سرعت نسبی این پرتوها، آن‌ها توانستند نرخ برخوردها را در دماهای مختلف بررسی کنند.

این نتایج شگفت‌انگیز نشان می‌دهد که هیدرید هلیوم حتی در شرایط سرد نیز همچنان از نظر شیمیایی فعال باقی می‌ماند. دانشمندان معتقدند که این کشف باید باعث بازنگری در شیمی هلیوم در جهان اولیه شود.