Ученые нашли способ “взглянуть” на Вселенную в первые секунды ее существования
Ученые из немецкого Института ядерной физики с коллегами из Европы и США впервые воссоздали в лабораторных условиях химические процессы, которые происходили в первые мгновения после рождения Вселенной. Исследование позволило получить молекулы, которые считаются первыми в истории космоса, и понять, какие механизмы лежали в основе формирования первых звезд и галактик.
От Большого взрыва до первых молекул
Согласно современным научным теориям, Вселенная возникла около 13,8 миллиарда лет назад в результате Большого взрыва. Первые мгновения ее существования характеризовались экстремально высокими температурами и плотностями. Однако по мере расширения и охлаждения во Вселенной начали формироваться простейшие химические элементы — водород и гелий. Именно они стали фундаментом для образования первых молекул, которые, в свою очередь, сыграли ключевую роль в звездообразовании.
Одной из первых молекул, появившихся в молодой Вселенной, был ион гидрида гелия (HeH⁺). Он считается первым химическим соединением в космосе и важным этапом в процессе формирования молекулярного водорода (H₂) — самой распространенной молекулы. Молекулярный водород стал основным строительным материалом для первых звезд, которые начали освещать темные уголки молодой Вселенной.
Лабораторный эксперимент
Ученые сосредоточили свое внимание на изучении иона гидрида гелия, чтобы понять, как именно протекали химические реакции в условиях ранней Вселенной. Для этого исследователи разработали уникальный эксперимент, в ходе которого они охлаждали ионы гелия до экстремально низкой температуры — минус 267 °C, что всего на несколько градусов выше абсолютного нуля. Затем эти ионы выдерживали (стабилизировали) до минуты перед столкновением с тяжелым водородом (дейтерием). Результаты эксперимента оказались поразительными.
Ученые обнаружили, что химические реакции протекали быстрее, чем это предсказывали существующие теории. Более того, снижение температуры, вопреки ожиданиям, не замедляло взаимодействие частиц. Этот неожиданный вывод заставляет пересмотреть многие представления о первых химических реакциях во Вселенной.
Полученные данные также имеют огромное значение для астрофизики и космологии. Они показывают, что концентрация ионов гидрида гелия в ранней Вселенной могла существенно влиять на темпы и эффективность звездообразования. Это, в свою очередь, открывает новые горизонты в изучении эволюции космоса после Большого взрыва.
Новые вопросы и перспективы
До сих пор многие аспекты формирования первых звезд и галактик оставались загадкой. Однако благодаря новым экспериментам ученые смогли приблизиться к пониманию того, как именно происходило звездообразование в ранней Вселенной. Эти открытия также могут помочь в интерпретации данных, полученных с помощью современных телескопов, таких как “Джеймс Уэбб”, который способен наблюдать самые далекие и древние уголки космоса.
Впрочем, экспериментальная работа немецких физиков ставит перед научным сообществом и новые вопросы. Например, почему химические реакции в условиях ранней Вселенной оказались более эффективными, чем предполагалось ранее? Как именно концентрация гидрида гелия влияла на формирование молекулярного водорода? И какие еще процессы могли играть ключевую роль в первые миллионы лет существования космоса?
