Maailmankaikkeuden vanhin molekyyli lymysi tuhansien valovuosien päässä – löytyi lentokoneeseen rakennetun observatorion avulla
Molekyylin löytämisessä käytetty SOFIA on eräänlainen Maan pinnalla sijaitsevan ja avaruuteen lähetetyn teleskoopin välimalli.
Alkuräjähdyksen aikaan universumin syntykouristuksissa aine oli niin tiheästi pakattua ja kuumaa, ettei se alkuun muodostanut edes atomeita, monimutkaisista molekyyleistä puhumattakaan.
Vasta aineen levittäydyttyä ja jäähdyttyä muodostuivat ensimmäiset vety- ja heliumatomit sekä pieni määrä litiumia. Pian seurasi myös ensimmäinen atomien liitos, eli molekyyli.
Ensimmäisen molekyylin arvellaan olevan heliumista ja vedystä syntyvä hydrohelium, jonka läsnäolo on nyt ensimmäistä kertaa havaittu avaruudesta omassa galaksissamme.
Havainnon tekemiseen käytettiin Nasan lentokoneen sisään rakennettua observatoriota.
Nasan SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) lensi lähes 14 kilometrin korkeudella ilmakehässä, hieman matkustajalentokoneita korkeammalla.
SOFIA on eräänlainen Maan pinnalla sijaitsevan ja avaruuteen lähetetyn teleskoopin välimalli.
Sen laitteistoa on yhtä helppo päivittää kuin maassa olevan teleskoopin, mutta korkealla ilmakehässä se pystyy tekemään havaintoja, joihin Maan pinnalta ei pysty. Vastaavasti Maata sateliittina Maata kiertävällä avaruusteleskoopilla, on estoton näkymä avaruuteen, mutta laukaisun jälkeen sitä on vaikea päästä huoltamaan.
Huoltovarmuus on ongelma, jonka vuoksi kaukaiselle kiertoradalle lähetettävän Webb-teleskoopin laukaisu on viivästynyt vuodesta toiseen.
”Me pystymme muuttamaan instrumentteja ja asentamaan tuoreinta teknologiaa”, kuvailee Nasan tiedotteessa SOFIA:n varajohtaja Naseem Rangwala.
”Tämän joustavuuden ansiosta pystymme parantamaan tehtyjä havaintoja ja vastaamaan uusiin kysymyksiin.”
Molekyyli löytyi noin 3 000 valovuoden etäisyydeltä maapallosta.
SOFIA:n varustukseen oli lisätty tuoreeltaan instrumentti, jota kutsutaan saksalaiseksi terahertsialueen vastaanottimeksi, eli GREAT:iksi (German REceiver for Astronomy at Terahertz frequencies).
Mittaustyökalu toimii tutkijoiden mukaan radion tapaan. Jokaiselle molekyylille on oma aallonpituusalueensa radiokanavan tapaan, ja GREAT lisäsi hydroheliumille oman kanavansa, jota tutkijat tarkkailivat.
Tutkijat olivat SOFIA-lentokoneen kyydissä tarkkailemassa reaaliajassa, kuinka pitkään etsitty hydrohelium lopulta havaittiin datasta.
Molekyyli löytyi noin 3 000 valovuoden etäisyydeltä maapallosta. Hydroheliumin sormenjälki bongattiin Joutsenen tähdistössä sijainneen kuolleen tähden jälkeensä jättämästä planetaarisesta sumusta.
”Tämä molekyyli lymyili siellä, mutta tarvitsimme oikeat instrumentit oikeassa paikassa – SOFIA onnistui siinä täydellisesti”, kertoo tutkija Harold Yorke.
Tutkijoiden mukaan hydroheliumin ja vetyatomien välisissä interaktioissa syntyi molekyylimuotoista vetyä, josta tuli ensimmäisten tähtien raaka-aine.
Tähtien ytimissä syntyivät fuusioreaktioiden kautta kaikki vetyä, heliumia ja litiumia raskaammat alkuaineet. Näistä raskaammista elementeistä – kuten hiilestä ja raudasta – koostuu myös oma kehosi ja planeettamme.
Tämän pitkän kemiallisen ketjun ensimmäisen askeleen puuttuminen havainnoista oli kuitenkin tutkijoille ongelma.
”Todisteiden puute hydroheliumista tähtienvälisessä avaruudessa on ollut dilemma tähtitieteelle vuosikymmenien ajan”, kertoo johtava tutkija Rolf Guesten Max Planckin instituutista.
Tutkimuksen tulokset ilmestyivät Nature-tiedejulkaisussa.