Alcune centinaia di migliaia di anni dopo il Big Bang, la minestra calda e giovane del nostro universo si è raffreddata abbastanza per consentire ai più piccoli elementi della vita di combinarsi in atomi per la prima volta. Un giorno balsamico di 6.700 gradi Fahrenheit (3.700 gradi Celsius), un atomo di elio si aprì su un singolo protone - in realtà un ione idrogeno caricato positivamente - e si formò la prima molecola dell'universo: elio idruro o HeH +.
Gli scienziati hanno studiato le versioni realizzate in laboratorio di questa molecola primordiale per quasi un secolo, ma non ne hanno mai trovato tracce nel nostro universo moderno - fino ad ora. In un nuovo studio pubblicato oggi (17 aprile) sulla rivista Nature, gli astronomi riportano il loro uso di un telescopio aereo per rilevare HeH + fumante nella nuvola di gas attorno a una stella morente a circa 3000 anni luce di distanza.
Secondo i ricercatori, questa scoperta, che ha richiesto oltre 13 miliardi di anni, dimostra in modo conclusivo che HeH + si forma naturalmente in condizioni simili a quelle che si trovano nell'universo primordiale.
"Sebbene HeH + abbia un'importanza limitata sulla Terra oggi, la chimica dell'universo è iniziata con questo ione", ha scritto il team nel nuovo studio. "Il rilevamento inequivocabile riportato qui porta finalmente una ricerca lunga decenni a un lieto fine".
La prima molecola nell'universo
HeH + è l'acido più forte conosciuto sulla Terra ed è stato sintetizzato per la prima volta in un laboratorio nel 1925. Perché è composto da idrogeno ed elio - i due elementi più abbondanti nell'universo e il primo ad emergere dal reattore nucleare del Big Bang 13,8 miliardi anni fa - gli scienziati hanno a lungo predetto che la molecola fu la prima a formarsi quando l'universo di raffreddamento permise l'esistenza di protoni, neutroni ed elettroni fianco a fianco negli atomi.
Gli scienziati non possono riavvolgere l'universo per cacciare questa nascente molecola in cui è nato, ma possono cercarlo in parti dell'universo moderno che replicano meglio quelle condizioni superpotenti e superdense - nelle giovani nebulose di gas e plasma che esplodono di stelle morenti.
Queste cosiddette nebulose planetarie si formano quando le stelle simili al sole raggiungono la fine della loro vita, distruggono i loro gusci esterni e si restringono in nane bianche per raffreddarsi lentamente in sfere di cristallo. Mentre quelle stelle morenti si raffreddano, irradiano ancora abbastanza calore da spogliare gli atomi di idrogeno vicini dei loro elettroni, trasformando gli atomi in protoni nudi necessari per la formazione di HeH +.
Rilevare HeH + anche nelle nebulose planetarie più vicine alla Terra è complicato, perché brilla di una lunghezza d'onda infrarossa che è facilmente oscurata dall'atmosfera del nostro pianeta. Nel nuovo studio, i ricercatori hanno aggirato quella foschia atmosferica utilizzando un telescopio ad alta tecnologia montato su un aereo in movimento chiamato SOFIA (l'Osservatorio stratosferico per l'astronomia a infrarossi).
Nel corso di tre voli nel 2016, il team ha addestrato il telescopio SOFIA su una nebulosa planetaria chiamata NGC 7027, a circa 3000 anni luce dalla Terra. La stella centrale della nebulosa è una delle più calde conosciute nel cielo, hanno scritto i ricercatori, e si stima che abbia perso la sua busta esterna solo circa 600 anni fa. Poiché la nebulosa circostante è così calda, giovane e compatta, è un posto ideale per la caccia alle lunghezze d'onda HeH +. Secondo i ricercatori, è esattamente lì che li hanno trovati SOFIA.
"La scoperta di HeH + è una dimostrazione drammatica e bella della tendenza della natura a formare molecole", ha detto in una nota il coautore dello studio David Neufeld, professore alla Johns Hopkins University di Baltimora. "Nonostante gli ingredienti poco promettenti disponibili, una miscela di idrogeno con l'elio di gas nobile non reattivo e un ambiente aspro a migliaia di gradi Celsius, si forma una fragile molecola".
