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Astrónomos detectan ión hidruro de helio en el medio interestelar


Cuando el Universo aún era muy joven, solo existían unos pocos tipos de átomos. Los astrofísicos estiman que aproximadamente 100,000 años después del Big Bang, los átomos de hidrógeno ionizado y helio neutral se combinaron para crear el ión hidruro de helio (HeH +) por primera vez. Esta molécula debería estar presente en algunas partes del universo moderno, pero nunca se había detectado en el espacio, hasta ahora.

Utilizando el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja de la NASA (SOFIA), un equipo de investigadores de Alemania, Francia y los Estados Unidos descubrió ión hidruro de helio en NGC 7027, una nebulosa planetaria ubicada a unos 3.000 años luz de distancia en la constelación Cygnus.

"HeH + estaba al acecho, pero necesitábamos los instrumentos adecuados para hacer las observaciones en la posición correcta, y SOFIA pudo hacerlo perfectamente", dijo el Dr. Harold Yorke, director del Centro de Ciencias de SOFIA.

Cosmología
Hoy en día, el Universo está lleno de estructuras grandes y complejas, como planetas, estrellas y galaxias. Pero hace más de 13 mil millones de años, siguiendo el Big Bang, el Universo primitivo estaba caliente, y todo lo que existía eran algunos tipos de átomos, principalmente helio e hidrógeno.

Cuando los átomos se combinaron para formar las primeras moléculas, el Universo finalmente pudo enfriarse y comenzó a tomar forma. Los astrofísicos han inferido que el ión hidruro de helio fue esta primera molécula primordial.

Una vez que comenzó el enfriamiento, los átomos de hidrógeno pudieron interactuar con el ión hidruro de helio, lo que llevó a la creación de hidrógeno molecular, la molécula principal responsable de la formación de las primeras estrellas.

Las estrellas siguieron forjando todos los elementos que conforman nuestro rico y químico cosmos de hoy en dia.

Sin embargo, el problema es que los científicos no podían encontrar al ión hidruro de helio por ningún lugar en el espacio. Este primer paso en el nacimiento primigenio de la química no estaba probado, hasta ahora.

"La falta de evidencia de la existencia misma del HeH + en el medio interestelar fue un dilema para la astronomía durante décadas", dijo el Dr. Rolf Guesten, investigador del Instituto Max Planck de Radioastronomía, Alemania.

Los estudios
En 1925, los químicos pudieron crear ión hidruro de helio en un laboratorio, induciendo al helio para que compartiera uno de sus electrones con un ion hidrógeno.

Luego, a fines de la década de 1970, estudiando a NGC 7027 los astrónomos concluyeron que este entorno podría ser el adecuado para formar ión hidruro de helio. La radiación UV y el calor de la estrella envejecida crean condiciones adecuadas para que se forme el ión hidruro de helio. Pero sus observaciones no fueron concluyentes. Los esfuerzos posteriores indicaron que podría estar allí, pero el ión hidruro de helio siguió eludiendo los intento de los astrónomos por detectarlo.

En 2016, los científicos acudieron a SOFIA en busca de ayuda. Volando hasta 45,000 pies (13,7 km), SOFIA realiza observaciones sobre las capas interferentes de la atmósfera de la Tierra. Pero tiene un beneficio que los telescopios espaciales no - regresa a la Tierra después de cada vuelo.

El Dr. Rolf Güsten y sus colegas detectaron el primer tipo de molécula que se formó en el Universo; HeH +. Este descubrimiento confirma una parte clave de nuestra comprensión básica del Universo primitivo y de cómo evolucionó a lo largo de miles de millones de años en la química compleja de hoy.

"Podemos cambiar los instrumentos e instalar lo último en tecnología moderna. Esta flexibilidad nos permite mejorar las observaciones y responder a las preguntas más apremiantes que los científicos necesitan que sean contestadas”, dijo un Investigador Asociado del Proyecto SOFIA, el Dr. Naseem Rangwala.

Crédito de la imagen: Centro de Investigación Ames de la NASA.

Referencia del documento científico:
Rolf Güsten et al. 2019. Detección astrofísica del ion hidruro de helio HeH +. Nature, volumen 568, páginas 357–359; doi: 10.1038 / s41586-019-1090-x

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