La primera molécula que existió en el universo ha sido observada en el espacio por primera vez

Se necesita un conjunto rico y diverso de moléculas complejas para que existan cosas como estrellas, galaxias, planetas y formas de vida. Pero antes de que los humanos y todas las moléculas complejas de las que estamos hechos pudieran existir, tenía que haber esa primera molécula primordial que inició una larga cadena de eventos químicos que llevaron a todo lo que vemos a nuestro alrededor hoy.

Aunque desde hace mucho tiempo se ha teorizado que existe, la falta de evidencia observacional para esa molécula fue problemática para los científicos. Ahora después de mucho la han encontrado y esos científicos pueden estar tranquilos. ¡Su teoría predictiva gana!

En los primeros días del Universo, solo había dos o tres tipos de átomos. El hidrógeno, el helio y pequeñas cantidades de litio fueron creados por la nucleosintesís del Big Bang. Todos los demás elementos fueron forjados más tarde, en estrellas. Las estrellas son en su mayoría hidrógeno, pero las estrellas no podrían formarse a partir de los simples átomos de hidrógeno creados en el Big Bang. Se forman a partir de lo que se llama hidrógeno molecular. Y el hidrógeno molecular no podría formarse sin la llamada «primera molécula», una combinación de helio e hidrógeno llamada hidruro de helio. La teoría dice que el hidruro de helio fue creado unos 100.000 años después del Big Bang.

Podemos ver una instantánea del Universo temprano, en algún lugar alrededor de 100,000 años después del Big Bang. Hacía mucho calor y solo estaba poblado por hidrógeno, helio y esa pequeña cantidad de litio. Antes de que la población atómica del Universo pudiera diversificarse, las estrellas tenían que formarse. Una vez que comenzó a enfriarse, las condiciones empezaron a ser adecuadas para que se formaran las estrellas.

Pero algo más tenía que pasar, también. El enfriamiento del Universo no fue suficiente como para que se formaran las estrellas. El hidrógeno molecular tuvo que crearse, ya que las estrellas están hechas en gran parte de hidrógeno molecular en lugar del simple hidrógeno atómico creado por el Big Bang. (Los científicos no lo llaman hidrógeno simple, lo llaman simplemente un átomo de hidrógeno).

La mayor parte del hidrógeno en el Universo es hidrógeno molecular.

Pero un solo átomo de hidrógeno es raro en el Universo de hoy, porque es un radical libre y es realmente reactivo. El hidrógeno molecular es una molécula en la que dos átomos de hidrógeno están unidos entre sí. Se compone de dos protones y dos electrones y es muy estable. Hay nubes masivas de hidrógeno molecular en el espacio y estrellas formadas a partir de esas nubes.

El problema en el Universo temprano era que, aunque las cosas se estaban enfriando, el hidrógeno molecular no podía formarse por sí solo. Según la teoría, el hidrógeno simple necesitaba interactuar con una molécula específica antes de que pudiera formarse, y esa molécula era el hidruro de helio. Esta interacción fue el primer paso en la química del Universo.

Aunque la teoría decía que el hidruro de helio tenía que existir, y aunque se había creado en un laboratorio en 1925, nunca se había visto en el espacio. Es una molécula muy delicada, porque uno de sus átomos constituyentes es el helio, un gas noble. Y los gases nobles son muy reacios a reaccionar con otros átomos.

Pero ahora lo han encontrado…

En un artículo publicado el pasado 17 de abril en la revista Nature, los investigadores describieron cómo descubrieron el esquivo hidruro de helio en la nebulosa planetaria llamada NGC 7027.

Utilizaron el telescopio SOFIA de la NASA (Observatorio estratosférico de astronomía infrarroja), para buscarlo. SOFIA en realidad es un telescopio instalado en un Boeing 747SP convertido para volar a grandes alturas, por encima de la interferencia atmosférica, para realizar observaciones.

SOFIA es una asociación entre la NASA y DLR, el Centro Aeroespacial Alemán. En esta imagen es visible el telescopio de 100 pulgadas de diámetro. Crédito de la imagen: NASA

Desde la década de 1970, los científicos pensaron que NGC 7027 tenía las condiciones necesarias para que existiera el hidruro de helio. Usando SOFIA y el instrumento GREAT alemán (receptor alemán en las frecuencias de Terahertz), sondearon NGC 7027, buscando la molécula esquiva.

El autor principal del artículo es Rolf Guesten, del Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Bonn, Alemania. «La falta de evidencia de la existencia misma de hidruro de helio en el espacio interestelar fue un dilema para la astronomía durante décadas», dijo Guesten.

La nebulosa planetaria donde los investigadores descubrieron que tiene las condiciones adecuadas para que se forme hidruro de helio tiene en su interior una estrella envejecida que emite calor y la radiación ultravioleta adecuada para que se forme la molécula. Pero mirar dentro de esa nebulosa resultó ser muy difícil.

SOFIA es como un híbrido entre un telescopio terrestre y un telescopio espacial. Desde su punto de vista a 45,000 pies, está libre de la mayor parte de la interferencia atmosférica de la Tierra, como un telescopio espacial, pero es más flexible. Aterriza entre las misiones y su instrumentación se puede cambiar o adaptar más como lo puede hacer un telescopio terrestre.

En este caso, el instrumento alemán GREAT se integró en SOFIA en 2011. Y se ha demostrado que es fundamental en esta investigación.

En 2016, los científicos comenzaron a usar SOFIA y GREAT para sondear NGC 7027 en busca del hidruro de helio esquivo. Cada molécula interactúa con la luz en su propia frecuencia, y GREAT fue sintonizado a la frecuencia del hidruro de helio, similar a sintonizar una radio a una emisora en particular. Y finalmente tuvieron suerte.

Así que este es el final feliz de una de las preguntas más largas de la astronomía. La conclusión exitosa de la búsqueda del hidruro de helio es una buena victoria para nuestras teorías que detallan la evolución del Universo…

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.