O primeiro tipo de molécula que se formou no universo foi detectado no espaço pela primeira vez, após décadas de busca.
Os cientistas descobriram sua assinatura em nossa própria galáxia usando o maior observatório aerotransportado do mundo, o Observatório Estratosférico da NASA para a Astronomia Infravermelha, ou SOFIA.
Quando o universo ainda era muito jovem, apenas alguns tipos de átomos existiam.
Os cientistas acreditam que cerca de 100 mil anos após o big bang, o hélio e o hidrogênio se combinaram para fazer uma molécula chamada hidreto de hélio pela primeira vez.
Hidreto de hélio deve estar presente em algumas partes do universo moderno, mas nunca foi detectado no espaço – até agora.
SOFIA encontrou o hidreto de hélio moderno em uma nebulosa planetária, remanescente do que já foi uma estrela parecida com o Sol.
Localizada a 3.000 anos-luz de distância, perto da constelação de Cygnus, essa nebulosa planetária, chamada NGC 7027, possui condições que permitem a formação dessa molécula misteriosa.
A descoberta serve como prova de que o hidreto de hélio pode, de fato, existir no espaço.
Isso confirma uma parte fundamental da nossa compreensão básica da química do universo primitivo e como ela evoluiu ao longo de bilhões de anos para a química complexa de hoje. Os resultados foram publicados na edição desta semana da Nature.
Hoje, o universo está cheio de estruturas grandes e complexas, como planetas, estrelas e galáxias.
Mas há mais de 13 bilhões de anos, o universo primordial era quente, e tudo o que existia eram alguns tipos de átomos, principalmente hélio e hidrogênio.
Como os átomos se combinaram para formar as primeiras moléculas, o universo foi finalmente capaz de esfriar e começou a tomar forma. Os cientistas inferiram que o hidreto de hélio era essa primeira molécula primordial.
Uma vez que o resfriamento começou, os átomos de hidrogênio poderiam interagir com o hidreto de hélio, levando à criação de hidrogênio molecular – a molécula responsável principalmente pela formação das primeiras estrelas.
As estrelas passaram a forjar todos os elementos que compõem o nosso rico e químico cosmo de hoje.
O problema, porém, é que os cientistas não encontraram o hidreto de hélio no espaço. Este primeiro passo no nascimento da química não tinha sido provado até agora.
“A falta de evidência da própria existência do hidreto de hélio no espaço interestelar foi um dilema para a astronomia por décadas”, disse Rolf Guesten, do Instituto Max Planck de Radioastronomia, em Bonn, na Alemanha, e principal autor do estudo.
Hidreto de hélio é uma molécula “mimada”. O hélio em si é um gás nobre que dificilmente combina com qualquer outro tipo de átomo.
Mas em 1925, os cientistas conseguiram criar a molécula em laboratório, forçando o hélio a compartilhar um de seus elétrons com um íon de hidrogênio.
Então, no final dos anos 1970, os cientistas que estudavam a nebulosa planetária chamada NGC 7027 pensavam que esse ambiente poderia ser o ideal para formar o hidreto de hélio.
A radiação ultravioleta e o calor da estrela envelhecida criam condições adequadas para a formação de hidreto de hélio. Mas suas observações foram inconclusivas.
Esforços subsequentes sugeriram que poderia estar lá, mas a molécula misteriosa não foi detectada.
Os telescópios espaciais usados não tinham a tecnologia específica para captar o sinal de hidreto de hélio da mistura de outras moléculas na nebulosa.
Uma recente atualização dos instrumentos da SOFIA, chamado de receptor alemão em Terahertz Frequencies, ou GREAT, acrescentou o canal específico para hidreto de hélio que os telescópios anteriores não tinham.
O instrumento funciona como um receptor de rádio. Os cientistas sintonizam a frequência da molécula que procuram, semelhante à sintonização de um rádio FM para a estação certa.
Quando SOFIA subiu ao céu noturno, cientistas ansiosos estavam a bordo lendo os dados do instrumento em tempo real. O sinal de hidreto de hélio finalmente chegou alto e claro.
“Foi muito emocionante estar lá, vendo o hidreto de hélio pela primeira vez nos dados”, disse Guesten.