После достаточно длительных поисков, длившихся не одно десятилетие, ученые-астрономы, наконец, нашли в глубинах космического пространства молекулы, которые сформировались самыми первыми на ранних стадиях существования нашей Вселенной. Этими молекулами, по мнению ученых-теоретиков, являются молекулы гидрида гелия, полное отсутствие в космосе не только таких молекул, но и ионов HeH+ ставило ученых в тупик в течение долгого времени. И, наконец, молекулы гидрида гелия были обнаружены в достаточном количестве в недрах одной из планетарных туманностей.
Согласно теории, водород и гелий были основными химическими элементами, заполнявшими молодую вселенную вскоре после Большого Взрыва. С учетом целых океанов энергии, «бушевавших» в относительно небольшом объеме «молодой» Вселенной, нейтральные атомы гелия должны были объединяться с ионизированным водородом и формировать ионы HeH+. Эти ионы стали первыми молекулами в обширной «библиотеке» более сложных химических соединений, размер которой увеличивался словно снежный ком по мере дальнейшего развития Вселенной.
Но все вышесказанное выглядело очень хорошо только с точки зрения теории, на практике же ученым очень долго не удавалось получить доказательств наличия в космосе свободных ионов HeH+, которые были получены в лабораторных условиях в 1925 году.
«Вся химия во Вселенной начиналась именно с HeH+» — рассказывает Рольф Гюстен (Rolf G?sten), ведущий исследователь, — «Однако, отсутствие доказательств присутствия этих ионов в космическом пространстве в достаточных количествах было неразрешимой дилеммой для ученых-астрономов в течение долгого времени».
Основная проблема заключается в том, что ионы HeH+ излучают спектр, самая сильная часть в котором приходится на частоту в 2.01 терагерца, которая достаточно сильно поглощается и блокируется земной атмосферой. Для того, чтобы иметь возможность уловить свет такой частоты, ученые использовали летающую обсерваторию SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), которая представляет собой достаточно мощный телескоп, установленный на борту модернизированного 747-го Боинга. Эта обсерватория способна взлетать на высоту до 13.7 километров и увидеть оттуда приходящий из глубин космоса инфракрасный свет, который в обычных условиях не добирается до поверхности нашей планеты.
И как только астрономы навели телескоп-спектрометр обсерватории SOFIA, поднявшейся на максимальную высоту, но планетарную туманность NGC 7027, были получены уникальные спектральные подписи ионов HeH+.
«Наличие ионов HeH+ является наглядной демонстрацией тенденции формирования молекул во Вселенной, которая до этого существовала только в теоретической области» — рассказывает Дэвид Нойфельд (David Neufeld), один из участников данных исследований, — «Несмотря на химическую пассивность гелия, в окружающей среде с температурой в тысячи градусов Цельсия, атомы гелия реагируют с водородом и образуют молекулы достаточно хрупкого химического соединения. Наши наблюдения являются первым разом, когда мы нашли гидрид гелия в космическом пространстве, и это уже позволило нам подтвердить и уточнить некоторые из существующих теоретических моделей, описывающих «работу» Вселенной».