5.5K
Используя стратосферную обсерваторию «Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy» (SOFIA), астрономам удалось обнаружить в планетарной туманности NGC 7027 ион гидрида гелия (HeH+) – молекулу, которая первой образовалась почти 14 миллиардов лет назад после понижения температуры раскаленной Большим взрывом Вселенной до примерно 4000 градусов. Исследование, описывающее открытие, представлено в журнале Nature.
«Открытие HeH+ является драматической и прекрасной демонстрацией тенденции природы к образованию молекул. Несмотря на бесперспективные ингредиенты, которые были доступны в ранней Вселенной, в суровых условиях при высоких температурах в смеси водорода и инертного благородного газа гелия смогла образоваться хрупкая молекула. Ее обнаружение увенчало успехом долгие поиски и подтвердило, что наше представление об основополагающих «строительстве» и «разрушении» верны», – рассказывает Дэвид Нойфельд, соавтор исследования из Университета Джонса Хопкинса (США).
Ион гидрида гелия, созданный из атома гелия и протона, был первым типом молекулярной связи, которая сформировалась на ранних стадиях Вселенной. Со временем он был разрушен с образованием молекул водорода и атомов гелия. Хотя его существование было впервые продемонстрировано в лаборатории в 1925 году, он никогда не встречался в космосе.
Предыдущие попытки обнаружить ион гидрида гелия не заканчивались успехом из-за ограниченной разрешающей способности существующих спектрометров на соответствующих длинах волн. Молекула излучает свою самую сильную спектральную линию на характерной длине волны 0,149 миллиметра, но, к сожалению, атмосфера Земли непрозрачна для нее и наземные инструменты в этих поисках бессильны, что требует использования космических или стратосферных обсерваторий, таких как SOFIA, у которой спектрометр высокого разрешения GREAT обладает способностью обнаруживать инфракрасные линии, испускаемые ионом гидрида гелия.
В конце 1970-х астрохимические модели предположили возможность того, что ионы гидрида гелия в обнаружимых количествах могут существовать в планетарных туманностях, создаваемых солнцеподобными звездами на последней стадии их жизни.
«Жесткое излучение, испускаемое белым карликом, раскаленным остатком светила с температурой более 100 000 градусов, может привести к образованию иона гидрида гелия в окружающей его оболочке», – пояснили исследователи.
NGC 7027 стала отличным кандидатом для поиска. Это молодая планетарная туманность возрастом 600 лет, расположенная на расстоянии 3 тысяч световых лет от Земли в направлении созвездия Лебедя. Окружающая остаток погибшего светила оболочка, содержащая примерно 3 солнечных массы, все еще довольно компактная и плотная.
Белый карлик в сердце NGC 7027 – один из самых горячих среди всех известных, с температурой около 190 тысяч градусов, и очень яркий, в 10 тысяч раз ярче Солнца, а интенсивное ультрафиолетовое излучение, испускаемое им и бомбардирующее оболочку, приводит к образованию в ней иона гидрида гелия, который и был обнаружен в данных наблюдений туманности спектрометром на борту SOFIA, проведенных в мае 2016 года.