Bilim İnsanları Evrenin İlk Molekülünü Yeniden Yarattı
Büyük Patlama’dan saniyeler sonra, yeni doğmuş evren hidrojen ve helyumun iyonize formlarını ortaya çıkardı. Bu parçacıklar birleşerek ilk molekül olan helyum hidridi oluşturdu. İlk yıldızların doğması ise birkaç yüz milyon yıl daha aldı, ve bilim insanları uzun zamandır bu yıldızların oluşumuna yol açan kimyasal süreçlerin doğasını anlamaya çalışıyor.
Yıldızların oluşum hikayesini çözmeye çalışan Heidelberg, Almanya’daki Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü’ndeki bilim insanları helyum hidridi laboratuvarda yeniden yarattılar. Elde edilen bulgular, bu molekülün yıldız doğum una daha önce düşünülenden çok daha büyük bir rol oynadığını, ilkel gaz bulutlarının ısı kaybını sağlayarak yıldızlara dönüşmelerine yardımcı olduğunu gösteriyor.
Araştırmada, araştırmacılar helyum hidrid ve döteryum arasındaki çarpışmaları yeniden yarattı. Araştırmanın, benzersiz bir deney olarak kabul edildiği belirtiliyor. Bulgular, 24 Temmuz’da Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanan çalışmada, sıcaklık düştükçe tepkime hızının sabit kaldığını ve önceki çalışmalarla çeliştiğini göstermektedir.
“Önceki teoriler düşük sıcaklıklarda tepkime olasılığının önemli ölçüde azalacağını öngörüyordu, ancak biz ne deneyde ne de arkadaşlarımızın teorik hesaplamalarında bunu doğrulayamadık,” diyor Max Planck’ta araştırmacı ve çalışmanın baş yazarı Holger Kreckel.
“[Helyum hidridi] ile nötr hidrojen ve döteryum arasındaki reaksiyonlar erken evrende düşünüldüğünden çok daha önemli görünmektedir,” diye ekledi.
İki helyum hidridi reaksiyonu moleküler hidrojen üretir ve muhtemelen erken evrende yıldız oluşumuna yardımcı olmuştur. İlkinde—çalışmada tekrarlanmıştır—hidrojenin bir nötron içeren bir izotopu olan döteryum, helyum hidridi ile çarpışarak bir tane de döteryum atomu bulunan hidrojenden oluşan hidrojen döterid oluşur. Diğer reaksiyon, helyum hidridi ve nötr bir hidrojen atomu çarpıştığında meydana gelir ve nötr moleküler hidrojen üretir. Her iki moleküler hidrojen formu da soğutucu görevi görerek nebülaların ısı kaybını sağlar, yoğunlaşır ve sonunda yıldızlara dönüşmesini sağlar.
Araştırmacılar deneylerini gerçekleştirmek için Max Planck’ın Düşük Sıcaklık Depolama Halkasını kullandılar. Bu düşük sıcaklık tepkime odası, bilim insanlarının uzay benzeri koşullardaki moleküler ve atomik reaksiyonları incelemelerine olanak tanır. Ekip, helyum hidrid iyonlarını, yaklaşık -267 santigrat derece (-450 Fahrenheit) sıcaklığında bir dakika boyunca odada tuttu, ardından nötr döteryum atomlarının bir ışınıyla üzerine getirdi. Çarpışma oranının çarpışma enerjisiyle—doğrudan sıcaklıkla ilişkili—nasıl değiştiğini gözlemek için iki parçacık ışınının göreceli hızlarını ayarladılar.
Bilim insanları daha önce tepkime hızlarının sıcaklık düştükçe yavaşlayacağını düşünüyorlardı, ancak bu deneyin sonuçları aksini öneriyor. Araştırmacılar, hızın düşen sıcaklıklara rağmen neredeyse sabit kaldığını buldular. Bu şaşırtıcı sonuç, soğuk koşullarda bile helyum hidridin kimyasal olarak aktif kaldığını ve bilim insanlarının makalelerinde erken evrendeki helyum kimyasının yeniden değerlendirilmesi gerektiğini savunduğunu ortaya koyuyor.
