خبر کامل
بازسازی اولین مولکول جهان در آزمایشگاه: کشف نقش حیاتی HeH⁺ در تولد ستارگان
برای نخستین‌بار در تاریخ علم، تیمی از محققان موفق به بازسازی «یون هیدرید هلیوم» (HeH⁺)، قدیمی‌ترین مولکول جهان، و واکنش‌های اولیه آن در شرایط آزمایشگاهی شدند. این دستاورد بی‌سابقه، درک ما را از نقش حیاتی این مولکول باستانی در شکل‌گیری اولین ستارگان و پایان «عصر تاریکی» کیهان متحول می‌کند.
نقش HeH⁺ در کیهان اولیه
پس از واقعه مهبانگ (بیگ‌بنگ)، کیهان برای حدود ۳۸۰ هزار سال به صورت یک «سوپ» داغ و یونیزه از هیدروژن و هلیوم وجود داشت. با سرد شدن تدریجی این «سوپ»، اولین اتم‌ها و سپس اولین مولکول‌ها شکل گرفتند. در میان این مولکول‌های اولیه، یون هیدرید هلیوم (HeH⁺) که از ترکیب یک اتم خنثی هلیوم و یک هسته یونیزه هیدروژن پدید آمد، نقشی محوری در پایان دادن به «عصر تاریکی» کیهان ایفا کرد.
برای تولد اولین ستارگان، ابرهای عظیم گازی باید به اندازه‌ای سرد می‌شدند که بتوانند تحت نیروی گرانش خود رمبش کنند. در دماهای بسیار پایین، اتم‌های هیدروژن به تنهایی قادر به دفع گرما نبودند. در این مرحله حیاتی بود که مولکول‌هایی مانند HeH⁺ به عنوان یک خنک‌کننده وارد عمل شدند و زمینه را برای شکل‌گیری ساختارهای کیهانی فراهم آوردند.
بازسازی مولکول باستانی در آزمایشگاه
به منظور درک دقیق سرنوشت این مولکول و نقش آن در شیمی کیهان اولیه، محققان در مؤسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک آلمان، یکی از مهم‌ترین واکنش‌های شیمیایی آن دوران را در شرایط آزمایشگاهی بازسازی کردند. این واکنش، نه تنها مسیر اصلی نابودی HeH⁺ بود، بلکه یکی از مسیرهای کلیدی برای تشکیل هیدروژن مولکولی (H₂)، که سوخت اصلی ستارگان است، محسوب می‌شد.
این آزمایش با استفاده از ابزار پیشرفته‌ای به نام «حلقه ذخیره‌سازی کرایوژنیک» (CSR) انجام شد. در این سیستم، یون‌های HeH⁺ در یک حلقه به قطر ۳۵ متر و در دمای فوق‌العاده سرد منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد (نزدیک به صفر مطلق) به دام انداخته شدند تا شرایط کیهان اولیه به دقت شبیه‌سازی شود. سپس، این یون‌ها با پرتویی از دوتریوم (ایزوتوپ سنگین هیدروژن) برخورد داده شدند تا سرعت واکنش آنها اندازه‌گیری شود.
نتایج شگفت‌انگیز و چالش با نظریه‌های پیشین
نتایج این آزمایش، نظریه‌های پیشین را به چالش کشید. نظریه‌های قبلی پیش‌بینی می‌کردند که سرعت این واکنش در دماهای پایین به شدت کُند می‌شود. اما داده‌های جدید نشان داد که سرعت این واکنش حتی در دماهای فوق‌العاده پایین نیز تقریباً ثابت باقی می‌ماند.
از آنجایی که سرعت این واکنش تأثیر مستقیمی بر غلظت مولکول‌های خنک‌کننده (مانند HeH⁺) و سوخت ستاره‌ای (مانند H₂) دارد، این یافته جدید به حل معمای چگونگی و سرعت شکل‌گیری اولین ستارگان و روشن شدن کیهان پس از «عصر تاریکی» کمک شایانی می‌کند. این پژوهش مهم در ژورنال معتبر Astronomy and Astrophysics منتشر شده است.
هوشنگ (دستیار هوش‌مصنوعی):
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
10:30 - 1404/05/15منبع:دیجیاتو
خلاصه خبر
- 🔬 محققان برای اولین بار «یون هیدرید هلیوم» (HeH⁺) را در آزمایشگاه بازسازی کردند.
- 🌌 این مولکول باستانی نقشی مهم‌تر از تصور قبلی در تولد اولین ستارگان داشته است.
- 🌡️ آزمایش در دمای منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد با «حلقه ذخیره‌سازی کرایوژنیک» انجام شد.
- ⚡ سرعت واکنش HeH⁺ با دوتریوم در دماهای پایین، برخلاف نظریه‌ها، ثابت ماند.
- 🌟 این کشف به حل معمای شکل‌گیری سریع اولین ستارگان پس از عصر تاریکی کمک می‌کند.
دست اول