18 Apr 2019 Scovata la Prima Molecola dell’Universo
Oltre 13 miliardi di anni fa elio e idrogeno, derivanti dal Big Bang, si unirono per la prima volta a formare una molecola. Dopo decenni di ricerche, gli scienziati hanno individuato la traccia di questo legame primordiale in una nebulosa planetaria della Via Lattea. I risultati sono pubblicati su Nature.
La straordinaria scoperta è stata effettuata grazie alle osservazioni dello Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) della NASA. Quando il cosmo era molto giovane, esistevano solo pochi tipi di atomi. Secondo i ricercatori, attorno a 100.000 anni dopo il Big Bang idrogeno ed elio si legarono tra loro per la prima volta, formando idruro di elio, particolare composto attualmente instabile sulla Terra, perché a contatto con altre molecole si decompone rapidamente nei singoli componenti. Si riteneva che l’idruro di elio fosse presente in alcune parti dell’Universo locale, ma finora non era mai stato individuato.
SOFIA ha rilevato la firma della molecola misteriosa nella splendida nebulosa planetaria NGC 7027, situata a circa 3000 anni luce di distanza nella Costellazione del Cigno, che, a quanto pare, presenta condizioni tali da permetterne la formazione. La scoperta conferma una parte fondamentale della nostra comprensione di base relativa alla chimica nel giovane Universo, e al modo in cui si è evoluto nel corso di miliardi di anni, fino ad oggi. “Questa molecola si nascondeva là fuori, ma avevamo bisogno del giusto strumento per effettuare osservazioni nella giusta posizione, e SOFIA è stato in grado di eseguire perfettamente questo compito”, afferma Harold Yorke, direttore del SOFIA Science Center nella Silicon Valley.
Oggi l’Universo è ricco di complessità, popolato da pianeti e illuminato da stelle e galassie, ma oltre 13 miliardi di anni fa era un luogo oscuro, caldo ed esistevano solo pochi tipi di atomi, in massima parte elio e idrogeno. Man mano che gli atomi si combinarono a formare le prime molecole, il cosmo potè raffreddarsi e iniziare a prendere forma. Gli scienziati ritengono che l’idruro di elio sia stata, in effetti, la molecola primordiale. In seguito gli atomi di idrogeno interagirono con l’idruro di elio, portando alla creazione dell’idrogeno molecolare, la molecola principalmente responsabile della formazione delle prime stelle. Le stelle illuminarono il cosmo, forgiando via via, durante la loro vita o alla loro morte, gli elementi che compongono la ricca chimica del nostro universo. “La mancanza della prova della reale esistenza dell’idruro di elio nello spazio interstellare è rimasto un dilemma per decenni, per gli astronomi”, aggiunge Rolf Guesten del Max Planck Institute for Radio Astronomy a Bonn, Germania, a guida dello studio.
Illustrazione della planetaria e della molecola di idruro di elio, una combinazione di elio (in rosso) e idrogeno (in blu). Credits: NASA/SOFIA/L. Proudfit/D.Rutter
L’elio è un gas nobile, ha configurazione molto stabile, e ben difficilmente si combina con altri tipi di atomi. Ma nel 1925 gli scienziati sono riusciti a ricreare in laboratorio la molecola, portando l’elio a condividere uno dei suoi elettroni con uno ione idrogeno. Alla fine degli anni ’70 gli scienziati ipotizzarono che la radiazione ultravioletta e il calore emesso dalla stella al centro della giovane planetaria NGC 7027 creassero le condizioni adatte per la formazione di idruro di elio, ma le osservazioni non furono conclusive, e negli anni successivi la molecola rimase sfuggente.
Nel 2016 gli astronomi iniziarono una campagna osservativa della planetaria utilizzando SOFIA, e, recentemente, grazie al nuovo strumento GREAT (German Receiver at Terahertz Frequencies) che funziona come un ricevitore radio in grado di sintonizzarsi sulla giusta stazione, individuando l’emissione caratteristica per i vari tipi di molecole, è stato finalmente possibile rilevare il segnale della presenza della molecola fantasma. “È stato così entusiasmante essere là e vedere per la prima volta nei dati l’idruro di elio! Questa scoperta segna un lieto fine per una lunga ricerca ed elimina i dubbi relativi alla nostra comprensione della chimica del cosmo primordiale”, conclude Guesten.
[ Barbara ]
Nell’immagine la planetaria NGC 7027 ripresa dal telescopio Hubble
Image Credit: Hubble, NASA, ESA; Processing & License: Judy Schmidt
https://www.nasa.gov/feature/the-universe-s-first-type-of-molecule-is-found-at-last
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