Ion de hidruro de helio detectado en el espacio por primera vez

Cuando el Universo era aún muy joven, sólo existían unos pocos tipos de átomos. Los astrofísicos creen que alrededor de 100.000 años después del Big Bang, los átomos ionizados de hidrógeno y helio neutro se combinaron para producir el ión hidruro de helio (HeH +) por primera vez. Esta molécula debería estar presente en algunas partes del Universo moderno, pero nunca ha sido detectada en el espacio - hasta ahora. Un equipo de investigadores de Estados Unidos, Alemania y Francia descubrió su firma en NGC 7027, una nebulosa planetaria ubicada a unos 3.000 años-luz de distancia en la constelación de Cygnus, utilizando el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA) de la NASA. Güsten et al detectaron el primer tipo de molécula que se formó en el Universo - HeH + .

Este descubrimiento confirma una parte clave de nuestra comprensión básica del Universo primitivo y de cómo evolucionó durante miles de millones de años hasta convertirse en la compleja química actual. Crédito de la imagen: NASA's Ames Research Center. "HeH+ estaba al acecho, pero necesitábamos los instrumentos adecuados para realizar observaciones en la posición correcta, y SOFIA pudo hacerlo perfectamente", dijo el Dr. Harold Yorke, director del Centro Científico de SOFIA. Hoy en día, el Universo está lleno de grandes y complejas estructuras como planetas, estrellas y galaxias.

Pero hace más de 13 mil millones de años, después del Big Bang, el Universo primitivo estaba caliente, y todo lo que existía eran unos pocos tipos de átomos, principalmente helio e hidrógeno. A medida que los átomos se combinaban para formar las primeras moléculas, el Universo finalmente fue capaz de enfriarse y comenzó a tomar forma. Los astrofísicos han inferido que HeH + fue esta primera molécula primordial. Una vez que el enfriamiento comenzó, los átomos de hidrógeno podrían interactuar con HeH + , lo que llevaría a la creación de hidrógeno molecular - la molécula responsable principalmente de la formación de las primeras estrellas. Las estrellas pasaron a forjar todos los elementos que componen nuestro rico cosmos químico de hoy. El problema, sin embargo, es que los científicos no pudieron encontrar HeH+ en el espacio. Este primer paso en el nacimiento de la química no había sido probado, hasta ahora.

"La falta de evidencia de la existencia misma de HeH+ en el espacio interestelar fue un dilema para la astronomía durante décadas", dijo el Dr. Rolf Guesten, investigador del Instituto Max Planck de Radioastronomía de Alemania. En 1925, los químicos fueron capaces de crear HeH+ en un laboratorio al convencer al helio para que compartiera uno de sus electrones con un ión hidrógeno. Entonces, a finales de la década de 1970, los astrónomos que estudiaban NGC 7027 pensaron que este ambiente podría ser el adecuado para formar HeH + . La radiación UV y el calor de la estrella que envejece crean las condiciones adecuadas para que se forme HeH+. Pero sus observaciones no fueron concluyentes. Los esfuerzos subsiguientes insinuaron que podría estar allí, pero HeH + continuó eludiendo la detección.

En 2016, los científicos acudieron al SOFIA en busca de ayuda. Volando hasta 45.000 pies (13,7 km), el SOFIA realiza observaciones por encima de las capas de interferencia de la atmósfera terrestre. Pero tiene un beneficio que los telescopios espaciales no tienen - regresa después de cada vuelo. "Somos capaces de cambiar los instrumentos e instalar la última tecnología. Esta flexibilidad nos permite mejorar las observaciones y responder a las preguntas más apremiantes que los científicos quieren responder", dijo el Dr. Naseem Rangwala, científico adjunto del proyecto SOFIA. El estudio aparece en la edición del 11 de abril de la revista Nature. Rolf Güsten et al. 2019. Detección astrofísica del ion hidruro de helio HeH + . Naturaleza 568: 357-359; doi: 10.1038/s41586-019-1090-x