Luego de muchas décadas de búsqueda, los científicos finalmente han detectado en el espacio el primer enlace molecular que se habría formado en el Universo temprano después del Big Bang.

El descubrimiento inequívoco del helium hydride ion HeH+ (ión de hidruro de helio HeH+) en la nebulosa planetaria NGC 7027 pone fin a una búsqueda épica para ubicar la molécula esquiva en el espacio exterior, y confirma predicciones teóricas de la química que esencialmente hacen posible el Universo como lo conocemos posible.

El astrónomo Rolf Güsten dijo en un comunicado:

La falta de evidencia de la existencia misma de hidruro de helio en el Universo local ha puesto en tela de juicio nuestra comprensión de la química en el Universo primitivo. La detección reportada ahora resuelve tales dudas”.

Iones combinados  en el universo temprano

Una vez que el Universo primitivo se enfrió siguiendo el Big Bang hace casi 14 mil millones de años, la teoría sugiere que los iones de elementos ligeros comenzaron a recombinarse entre sí.

A una temperatura por debajo de 4.000 Kelvin, el Universo temprano fue testigo de lo que los investigadores dicen que fue el principio de la química, y todo el proceso, según la ciencia, dependía de un paso fundamental.

NGC 7027. Crédito: William B. Latter (SIRTF Science Center / Caltech) and NASA / ESA; Spectrum: Rolf Güsten / MPIfR (Nature, April 18, 2019)

Güsten y otros investigadores escribieron en un su estudio:

En este entorno libre de metales y de baja densidad, los átomos de helio neutros formaron el primer enlace molecular del Universo en el ion de hidruro de helio HeH+ a través de la asociación radiativa con protones”.

En una escala comprensiblemente más pequeña, los científicos replicaron la química básica en el laboratorio hace casi un siglo, pero aún quedaba un obstáculo considerable.

Ese obstáculo era que el hidruro de helio, el más elemental de los compuestos elementales, nunca se veía en la naturaleza. Por salvaje, queremos decir espacio, y por espacio, nos referimos a nebulosas planetarias.

Nebulosas planetarias

Las nebulosas planetarias están brillando, expandiendo nubes de gas ionizado que se expulsan en las últimas etapas de la vida de una estrella, y son uno de los análogos astronómicos más cercanos que tenemos para la química posterior al Big Bang, al menos en lo que respecta a HeH+.

Los científicos predijeron que HeH+ podría formarse en las nebulosas planetarias en la década de 1970, pero hasta ahora nunca habíamos podido detectarla.

Según los investigadores, eso se debe a que la atmósfera de la Tierra es esencialmente una pared de ladrillos para espectrómetros terrestres que intentan percibir la molécula en la longitud de onda de infrarrojo específica donde podría verse.

Helium hydride ion. Crédito: (HeH+) NIESYTO design

Además, las limitaciones tecnológicas anteriores en la espectrometría comparativa de baja resolución hicieron que cualquier observación de HeH+ fuera, en el mejor de los casos, ambigua.

La investigación

El equipo de Güsten pudo superar estas dos barreras al unísono, gracias a las capacidades del German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies (GREAT) cuando volaba a bordo del avión Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) de la NASA.

Durante tres vuelos en mayo de 2016, el equipo utilizó su espectrómetro de alta resolución para observar la nebulosa planetaria NGC 7027, y las lecturas dieron a los científicos exactamente lo que estaban buscando: la primera señal inequívoca de la primera molécula en el espacio (después del Big Bang al menos).

Güsten dice que, con los nuevos resultados de NGC 7027 en la mano, ahora podemos poner restricciones en las reacciones químicas que controlan la formación y destrucción de la molécula de hidruro de helio.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Nature.