Ученые уже давно считали, что ионы гидрида гелия были первыми сложными молекулами, возникшими после Большого взрыва. Однако обнаружить присутствие их в космосе долго не удавалось. Теперь следы гидрида гелия были наконец-то замечены в одной планетарной туманности в созвездии Лебедя.
Положительно заряженный ион гидрида гелия состоит из атомов водорода и гелия и имеет формулу HeH+. Земным ученым удалось синтезировать эту молекулу в 1925 году. Поскольку атомы водорода и гелия составляли абсолютное большинство атомов, возникших в эпоху первичного нуклеосинтеза после Большого взрыва (атомы лития составляли лишь около одной миллиардной доли), в первых звездах ожидалось возникновение из этих двух элементов гидрида гелия.
Авторы нынешнего исследования первыми в истории нашли гидрид гелия в космосе. Он был обнаружен в планетарной туманности NGC 7027, находящейся на расстоянии 3000 световых лет от Земли. Размер ее составляет всего 0,2 на 0,1 световых лет, что по меркам планетарных туманностей довольно мало, зато она очень яркая (видимая звездная величина 8,5). Туманность NGC 7027 весьма молода. Около 600 лет назад она возникла в результате сброса внешних слоев газовой оболочки крупной звездой, остаток этой звезды – белый карлик – находится в центре туманности.
Открытие было сделано при помощи Стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA). Она базируется на специально оборудованном самолете Boeing 747SP, совершающем полеты на высоте до 13 700 метров. Самолет несет 2,7-метровый телескоп и другие приборы. Благодаря тому, что приборы находятся над слоями атмосферы, в которых сконцентрирована значительная доля водяного пара, они могут улавливать сигналы от молекул, излучение которых поглощается водяным паром. Всего инфракрасному телескопу SOFIA доступно около 85 % инфракрасной зоны спектра, что приближает его к возможностям космических телескопов. Важно, что приборы SOFIA дают очень высокое разрешение, и это позволяет отличать излучение гидрида гелия от других молекул с близкой длиной волны.
«Отсутствие доказательств существования гидрида гелия в локальной вселенной ставило под вопрос наше понимание химии ранней Вселенной, – комментирует результаты первый автор исследования Рольф Гюстен (Rolf Güsten) из Института радиоастрономии Общества Макса Планка. – Его обнаружение, о котором мы сообщаем, разрешает такие сомнения».
Итоги работы представлены в журнале Nature.
