在宇宙中檢測到了大爆炸後最先出現那種的分子

經過數十年的搜尋，科學家終於在太空中探測到了大爆炸後宇宙中出現的第一種分子鍵。

行星狀星雲NGC 7027中的氦氫離子HeH+，鞏固了已知的宇宙化學理論。

天文學家Rolf Güsten告訴ScienceAlert說：「以前附近空間里缺乏氫化氦存在的證據，使得人們懷疑，我們對早期宇宙中的化學過程的理解是否正確。」

「現在終於可以打消疑慮。」

早期宇宙在140億年前的大爆炸之後逐漸冷卻，理論認為這時候輕元素離子應該重新組合。在低於4000開爾文的某個溫度下，早期宇宙見證了被研究人員稱之為「化學曙光」的階段。

「在這種無金屬和低密度的環境中，中性氦原子通過與質子結合形成了氦氫離子HeH+——宇宙中的第一個分子鍵。」Güsten和其他研究人員在一篇新論文中解釋道。

大約100年前，科學家就在實驗室內再現了宇宙初期發生的基礎化學過程。氫化氦——最基本的化合物——我們從來沒有在自然環境中發現過「野生的」化學鍵。自然環境，我們指的是空間，而空間再具體一點，指的是行星狀星雲。

行星狀星雲發光，在恆星的最後階段，電離氣體雲高速膨脹——它們是最接近大爆炸後的宇宙化學環境的天文類似物之一，至少就HeH+而言。

在20世紀70年代，科學家們預測，可能會在行星狀星雲中形成HeH+，但直到不久前，我們仍然無法探測到它們。

根據研究人員的說法，這是因為地球的大氣層就像是一面牆，阻擋了特定分子的紅外波長。

此外，先前光譜測定法的較低解析度使得觀測結果相當模糊。

Güsten的團隊能夠同時克服這兩大障礙，歸功於太空天文台(SOFIA)升級了德國太赫茲頻率天文學接收器(GREAT)的能力。

根據Güsten的說法，GREAT是世界上唯一可以進行此類觀測的儀器，如果將其放置在軌道上，就能用來檢測太空中的化學鍵。

「不能從地面觀測站開始搜索，因為對149μm波長的光，大氣層是完全不透明的。」Güsten說，「所以你需要進入太空或從像SOFIA這樣的高空飛行平台操作儀器，在低層大氣層上方巡航。」

在2016年5月的三次飛行中，該團隊使用高解析度光譜儀觀察行星狀星雲NGC 7027，儀器給了科學家們想要的東西：最古老分子的首個明確信號。

Güsten說，隨著NGC 7027的新結果出現，我們現在可以計算氫化氦分子形成和分解的化學反應率。

「各自的比率難以衡量/計算，近年來文獻中的不同估值已經相差10倍之多，」Güsten說，「實際觀察將有助於"校準"數據，這些知識將反饋到早期宇宙的化學"網路"的構建上。」

他們的論文發表在Nature上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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