HeH+’nın tam adı olan helyum hidrit iyonu, bilimi bir ikilemle karşı karşıya bırakmıştı: Yaklaşık 100 yıldır laboratuvar testlerinden biliniyordu, ancak kapsamlı araştırmalara rağmen henüz uzayda bulunamadı. Sonuç olarak, ilgili kimyasal model hesaplamaları sorgulandı. Ancak Bonn’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden Rolf Güsten liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi şimdi bu molekülü gezegenimsi bulutsu NGC 7027 yönünde net bir şekilde tespit etmeyi başardı. Tespit, uzak kızılötesi yardımıyla başarılı oldu. spektrometre SOFYA hava gözlemevinde BÜYÜK. SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), Alman Havacılık ve Uzay Merkezi (DLR) ile ABD uzay ajansı NASA’nın ortak projesidir. Sonuçlar Nature dergisinin 18 Nisan 2019 sayısında yayınlanacak.
“Son on yılda, Spitzer (NASA, 2003’te başlatıldı) ve Herschel (ESA, 2009’da başlatıldı) uzay gözlemevlerine büyük umutlar bağlandı, ancak hiçbir teleskop bu molekülü tespit edemedi. SOFIA ile bu molekülün aslında gezegenimsi bulutsularda oluşabileceğine dair kanıt sağladık. Şu anda bu dalga boylarında gözlem yapabilen başka bir teleskop yok. Bonn’daki DLR Uzay İdaresi Dünya Dışı Departman Başkanı Anke Pagels-Kerp, “Bu, bu gözlem platformunu uzun yıllar boyunca benzersiz kılacak” dedi.
1970’lerin sonlarında astrokimyasal modeller, HeH+’nın Samanyolu’muzdaki astrofiziksel nebulalarda saptanabilir bollukta mevcut olabileceği olasılığını öne sürdü. Yaşam döngülerinin son aşamalarında güneş benzeri yıldızlardan fırlatılan gezegenimsi bulutsularda en kolay bulunabileceği düşünülüyordu. Merkezi yıldız tarafından üretilen yüksek enerjili radyasyon, iyonlaşma cephelerini fırlatılan zarfa yönlendirir. Model hesaplamalarına göre burası tam olarak HeH+ molekülünün oluşması gereken yerdir. Bununla birlikte, erken Evren tarihindeki tartışmasız önemine rağmen, HeH+ molekülü yıldızlararası uzayda uzun süre bulunamadı. 1925’ten beri laboratuvar çalışmalarından biliniyor, uzayda hedeflenen aramalar son birkaç on yılda başarısız oldu.
Molekül, 0,149 mm karakteristik dalga boyunda (2,01 terahertz frekansına karşılık gelir) bir spektral çizgide en güçlü şekilde ışıma yapar. Bu dalga boyu aralığında, dünyanın atmosferi tüm yer tabanlı gözlemevleri için tamamen geçirimsizdir, bu nedenle aramanın ya uzaydan ya da SOFIA gibi yüksekten uçan gözlemevleri ile gerçekleştirilmesi gerekir. SOFIA, alt atmosferin emici katmanlarından 13 ila 14 kilometre yükseklikte faaliyet gösteriyor.
“SOFIA, her zaman en son teknolojileri kullanmak için eşsiz bir fırsat sunuyor. Alman aleti GREAT’in şu anda daha da geliştirilmesiyle, bu helyum hidrit tespiti artık mümkün hale geldi. DLR Uzay İdaresi SOFIA proje yöneticisi Heinz Hammes, “Bu, gelecekte SOFIA için yeni araçlar geliştirmeye devam etmenin önemini ve fırsatını vurguluyor” diye açıklıyor.
Big Bang’den sonra: Evrenimizin kimyası başlıyor
HeH+ molekülünün olağanüstü önemi, evrenin yaratılışındaki rolünden kaynaklanmaktadır: Büyük Patlama’dan yaklaşık 300.000 yıl sonra, tüm kimya başlamıştır. Bu sırada, henüz genç evrendeki sıcaklık zaten 3700 santigrat derece civarında bir değerin altına düşmüştü. Büyük Patlama’da oluşan hidrojen, helyum, döteryum ve eser miktarda lityum gibi elementler başlangıçta yüksek sıcaklıklar nedeniyle iyonize edildi. İlk nötr atomları yaratmak için soğuyan evrende serbest elektronlarla yeniden birleşirler. İlk olarak, bu helyum ile yapıldı. Bu noktada, hidrojenin kendisi hala iyonlaşmış durumdaydı ve serbest protonlar veya hidrojen çekirdeği formundaydı. Helyum atomları onlarla birleşerek helyum hidrit iyonu HeH+’yı oluşturdu ve böylece evrendeki ilk moleküler bileşiklerden biri haline geldi. Rekombinasyon ilerledikçe, HeH+ şu anda mevcut olan nötr hidrojen atomlarıyla reaksiyona girerek moleküler hidrojen oluşumuna ve dolayısıyla evrenimizin kimyasal başlangıcına giden bir yol oluşturdu.
Yayının ilk yazarı Rolf Güsten, “Terahertz teknolojisindeki son gelişmelerle, gerekli uzak kızılötesi dalga boylarında yüksek çözünürlüklü spektroskopi yapmak artık mümkün” dedi. SOFIA hava gözlemevindeki GREAT spektrometresi ile yapılan ölçümler sonucunda, bu yapılabilir ekip şimdi gezegenimsi bulutsu NGC 7027’nin zarfına doğru HeH+ molekülünün kesin tespitini duyuruyor.
Orijinal yayın:
Rolf Güsten ve diğerleri, Nature dergisinde yayınlanmak üzere helyum hidrit iyonunun (HeH+) ilk astrofiziksel tespiti, 18 Nisan 2019 sayısı.
“Son on yılda, Spitzer (NASA, 2003’te başlatıldı) ve Herschel (ESA, 2009’da başlatıldı) uzay gözlemevlerine büyük umutlar bağlandı, ancak hiçbir teleskop bu molekülü tespit edemedi. SOFIA ile bu molekülün aslında gezegenimsi bulutsularda oluşabileceğine dair kanıt sağladık. Şu anda bu dalga boylarında gözlem yapabilen başka bir teleskop yok. Bonn’daki DLR Uzay İdaresi Dünya Dışı Departman Başkanı Anke Pagels-Kerp, “Bu, bu gözlem platformunu uzun yıllar boyunca benzersiz kılacak” dedi.
1970’lerin sonlarında astrokimyasal modeller, HeH+’nın Samanyolu’muzdaki astrofiziksel nebulalarda saptanabilir bollukta mevcut olabileceği olasılığını öne sürdü. Yaşam döngülerinin son aşamalarında güneş benzeri yıldızlardan fırlatılan gezegenimsi bulutsularda en kolay bulunabileceği düşünülüyordu. Merkezi yıldız tarafından üretilen yüksek enerjili radyasyon, iyonlaşma cephelerini fırlatılan zarfa yönlendirir. Model hesaplamalarına göre burası tam olarak HeH+ molekülünün oluşması gereken yerdir. Bununla birlikte, erken Evren tarihindeki tartışmasız önemine rağmen, HeH+ molekülü yıldızlararası uzayda uzun süre bulunamadı. 1925’ten beri laboratuvar çalışmalarından biliniyor, uzayda hedeflenen aramalar son birkaç on yılda başarısız oldu.
Molekül, 0,149 mm karakteristik dalga boyunda (2,01 terahertz frekansına karşılık gelir) bir spektral çizgide en güçlü şekilde ışıma yapar. Bu dalga boyu aralığında, dünyanın atmosferi tüm yer tabanlı gözlemevleri için tamamen geçirimsizdir, bu nedenle aramanın ya uzaydan ya da SOFIA gibi yüksekten uçan gözlemevleri ile gerçekleştirilmesi gerekir. SOFIA, alt atmosferin emici katmanlarından 13 ila 14 kilometre yükseklikte faaliyet gösteriyor.
“SOFIA, her zaman en son teknolojileri kullanmak için eşsiz bir fırsat sunuyor. Alman aleti GREAT’in şu anda daha da geliştirilmesiyle, bu helyum hidrit tespiti artık mümkün hale geldi. DLR Uzay İdaresi SOFIA proje yöneticisi Heinz Hammes, “Bu, gelecekte SOFIA için yeni araçlar geliştirmeye devam etmenin önemini ve fırsatını vurguluyor” diye açıklıyor.
Big Bang’den sonra: Evrenimizin kimyası başlıyor
HeH+ molekülünün olağanüstü önemi, evrenin yaratılışındaki rolünden kaynaklanmaktadır: Büyük Patlama’dan yaklaşık 300.000 yıl sonra, tüm kimya başlamıştır. Bu sırada, henüz genç evrendeki sıcaklık zaten 3700 santigrat derece civarında bir değerin altına düşmüştü. Büyük Patlama’da oluşan hidrojen, helyum, döteryum ve eser miktarda lityum gibi elementler başlangıçta yüksek sıcaklıklar nedeniyle iyonize edildi. İlk nötr atomları yaratmak için soğuyan evrende serbest elektronlarla yeniden birleşirler. İlk olarak, bu helyum ile yapıldı. Bu noktada, hidrojenin kendisi hala iyonlaşmış durumdaydı ve serbest protonlar veya hidrojen çekirdeği formundaydı. Helyum atomları onlarla birleşerek helyum hidrit iyonu HeH+’yı oluşturdu ve böylece evrendeki ilk moleküler bileşiklerden biri haline geldi. Rekombinasyon ilerledikçe, HeH+ şu anda mevcut olan nötr hidrojen atomlarıyla reaksiyona girerek moleküler hidrojen oluşumuna ve dolayısıyla evrenimizin kimyasal başlangıcına giden bir yol oluşturdu.
Yayının ilk yazarı Rolf Güsten, “Terahertz teknolojisindeki son gelişmelerle, gerekli uzak kızılötesi dalga boylarında yüksek çözünürlüklü spektroskopi yapmak artık mümkün” dedi. SOFIA hava gözlemevindeki GREAT spektrometresi ile yapılan ölçümler sonucunda, bu yapılabilir ekip şimdi gezegenimsi bulutsu NGC 7027’nin zarfına doğru HeH+ molekülünün kesin tespitini duyuruyor.
Orijinal yayın:
Rolf Güsten ve diğerleri, Nature dergisinde yayınlanmak üzere helyum hidrit iyonunun (HeH+) ilk astrofiziksel tespiti, 18 Nisan 2019 sayısı.