Учёные воссоздали важнейшую химическую реакцию эпохи зарождения Вселенной

Физики из Института ядерной физики Макса Планка (MPIK) в Гейдельберге впервые воспроизвели ключевую химическую реакцию, происходившую в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. Исследование проливает свет на процессы, которые способствовали формированию первых звёзд, передаёт Science Daily. Сразу после Большого взрыва, около 13,8 миллиарда лет назад, Вселенная находилась в состоянии экстремальных температур и плотностей.

Лишь […]

Физики из Института ядерной физики Макса Планка (MPIK) в Гейдельберге впервые воспроизвели ключевую химическую реакцию, происходившую в первые сотни миллионов лет после Большого взрыва. Исследование проливает свет на процессы, которые способствовали формированию первых звёзд, передаёт Science Daily.

Сразу после Большого взрыва, около 13,8 миллиарда лет назад, Вселенная находилась в состоянии экстремальных температур и плотностей. Лишь спустя 380 тысяч лет произошло так называемое рекомбинирование, когда температура снизилась достаточно для образования первых нейтральных атомов водорода и гелия. Именно тогда стали возможны первые химические реакции, ведущие к образованию молекул.

Первой молекулой во Вселенной стал ион гидрида гелия (HeH⁺), сформировавшийся из нейтрального атома гелия и ионизированного ядра водорода. Эта частица сыграла критическую роль в охлаждении газовых облаков, из которых впоследствии рождались первые звёзды. Благодаря своему дипольному моменту HeH⁺ эффективно излучал избыток энергии, способствуя коллапсу протозвёздных облаков до температуры, при которой начинались ядерные реакции.

Учёные из MPIK смоделировали реакцию распада HeH⁺, которая происходила при столкновениях с атомами водорода или дейтерия (тяжёлого водорода).

Эксперименты проводились в Криогенном кольцевом накопителе (CSR) — уникальной установке, позволяющей исследовать поведение молекул при температурах, близких к космическому вакууму. Ионы HeH⁺ взаимодействовали с пучком нейтральных атомов дейтерия при температурах порядка минус 267°C, что воспроизводит условия ранней Вселенной.

Результаты показали, что скорость реакции распада HeH⁺ не снижается при понижении температуры, вопреки прежним теоретическим прогнозам. Это означает, что вклад HeH⁺ в химические процессы ранней Вселенной был значительно выше, чем предполагалось ранее. Учёные также выявили ошибки в прежних моделях потенциальной поверхности взаимодействия, что позволило скорректировать расчёты и привести их в соответствие с экспериментом.

Открытие помогает лучше понять, как образовывались первые молекулы водорода (H₂ и HD), которые играли ключевую роль в охлаждении газа и запуске звёздообразования в ранней Вселенной. По словам исследователей, это важный шаг к разгадке тайны рождения первых светил.