Las primeras reacciones químicas a raíz del Big Bang han sido recreados por primera vez en condiciones similares a las del universo del bebé.
Un equipo de físicos dirigido por Florian Grussie del Instituto Max Planck para Física Nuclear (MPIK) en Alemania ha reproducido las reacciones del ion hidruro de helio (Heh+ +), una molécula hecha de un átomo de helio neutro que se fusiona con un átomo ionizado de hidrógeno.
Estos son los primeros pasos que conducen a la formación de hidrógeno molecular (H2); La molécula más abundante en el universo y las cosas de las que nacen las estrellas. El nuevo trabajo, por lo tanto, aclara algunos de los primeros procesos que dieron lugar al universo tal como lo conocemos hoy.
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La agonía de nacimiento del universo hace unos 13.8 mil millones de años produjo una sopa caliente y densa de partículas fundamentales que hirvían a temperaturas demasiado altas para que se formen átomos.
Se quitó 380,000 años para que los núcleos y los electrones pierdan suficiente energía para congelar en los primeros elementos. Esos elementos fueron la más ligera que la tabla periódica tenía para ofrecer; Alrededor del 75 por ciento de hidrógeno, 25 por ciento de helio y trazas de litio.
El hidrógeno continúa dominando la lista de ingredientes del universo hoy, como nubes de gas molecular que dan a luz a los hornos estelares de los que nacen los elementos más pesados, ya sea a través de fusión o explosiones violentas.
Nada de eso, sin embargo, podría suceder sin je+ + – Una molécula que los científicos creen que jugó un papel muy importante en el enfriamiento del universo lo suficiente como para que las nubes moleculares puedan contraerse lo suficiente como para lograr la densidad requerida para colapsar bajo su propia gravedad para formar las semillas de las estrellas de los bebés.
Eso es porque je+ + tiene una separación relativamente grande entre sus cargas positivas y negativas. En presencia de un campo eléctrico, una molécula con una gran separación de carga sufre un cambio de energía que ayuda a disipar el calorque significa je+ + Teóricamente jugó un papel clave al allanar el camino para la formación de las primeras estrellas.
Los investigadores realizaron sus experimentos en el anillo de almacenamiento criogénico del Instituto Max Planck, una instalación diseñada para realizar experimentos en un entorno de vacío a temperaturas a solo unos pocos grados por encima de Absoluto ceroalrededor de -267 grados Celsius (-449 Fahrenheit), imitando las condiciones del espacio profundo.
Allí, estudiaron cuidadosamente las interacciones entre je+ + y un átomo de hidrógeno con un neutrón adicional en su núcleo, conocido como Deuterio. Una interacción entre je+ + y Deuterium genera un átomo de helio neutro y una molécula que consiste en un átomo de hidrógeno neutro y un átomo de Deuterium cargado (HD+ +), con niveles de energía más bajos que los componentes originales.
Dentro del anillo de almacenamiento, los investigadores dispararon dos rayos de partículas; uno con je+ + moléculas, la otra con deuterio neutro. Cambiaron la velocidad de las dos vigas para alterar la energía a la que las partículas chocaron como un proxy para la temperatura para ver si la temperatura jugó un papel en la velocidad de reacción.
No lo hizo. La velocidad a la que tuvo lugar la reacción se mantuvo estable, independientemente de la temperatura de poder, lo que sugiere que el papel heh+ + Jugado en el universo temprano no disminuyó a medida que se desarrollaba el enfriamiento, y que su papel en la formación de la primera generación de estrellas fue significativa.
“Las teorías previas predijeron una disminución significativa en la probabilidad de reacción a bajas temperaturas, pero no pudimos verificar esto en el experimento o los nuevos cálculos teóricos de nuestros colegas”, El físico Holger Kreckel del MPIK explica.
“Las reacciones de je+ + Por lo tanto, con el hidrógeno neutro y el deuterio parecen haber sido mucho más importantes para la química en el universo temprano de lo que se suponía anteriormente “.
La investigación ha sido publicada en Astronomía y astrofísica.