ビッグバンから数十万年後、私たちの宇宙の熱くて若いスープは、生命の最小の構成要素が初めて原子に結合するのに十分なほど冷却されました。穏やかな、6,700度（摂氏3,700度）の1日で、ヘリウム原子が単一の陽子（実際には正に帯電した水素イオン）に集まり、宇宙の非常に最初の分子である水素化ヘリウム（HeH +）が形成されました。
科学者たちはこの原始分子の実験室で作成されたバージョンを1世紀近く研究してきましたが、私たちの現代の宇宙でその痕跡を発見したことは今までありません。ジャーナルNatureで本日（4月17日）公開された新しい研究では、天文学者は、約3,000光年離れた瀕死の星の周りのガス雲でHeH +くすぶりを検出するための空中望遠鏡の使用について報告しています。
研究者達によれば、130億年以上の歴史を持つこの発見は、HeH +が初期宇宙で見られるのと同様の条件で自然に形成されることを決定的に示しています。
「HeH +は今日地球上で限定された重要性を持っていますが、宇宙の化学はこのイオンから始まりました」とチームは新しい研究で書いています。 「ここで報告された明確な検出は、ついに数十年にわたる調査をハッピーエンドにもたらします。」
宇宙の最初の分子
HeH +は地球上で最も強い既知の酸であり、1925年に研究室で最初に合成されました。これは、水素とヘリウムから作られているためです-宇宙で最も豊富な2つの元素であり、ビッグバンの原子炉から最初に出現した138億数年前-科学者たちは長い間、分子が冷却宇宙が陽子、中性子、電子を原子内に並べて存在させたときに最初に形成される分子であると長い間予測してきました。
科学者は、宇宙を巻き戻して、生まれた場所でこの誕生したばかりの分子を探すことはできませんが、爆発するガスとプラズマの若い星雲の中で、それらの超高温、超高密度の状態を最もよく再現する現代宇宙の一部でそれを探すことができます瀕死の星の。
これらのいわゆる惑星状星雲は、太陽のような星がその寿命の終わりに達したときに形成され、外殻を吹き飛ばして白い小人に砕け散り、水晶玉にゆっくりと冷やします。それらの瀕死の星が冷えるとき、それらはまだそれらの電子の近くの水素原子を取り除くのに十分な熱を放射し、HeH +が形成するために必要とされる裸の陽子に原子を変えます。
地球に最も近い惑星状星雲でさえ、HeH +を検出するのは難しいです。なぜなら、それは私たち自身の惑星の大気によって容易に隠されている赤外線波長で光るからです。新しい研究では、研究者たちは、SOFIA（赤外線天文学の成層圏天文台）と呼ばれる移動中の航空機に搭載されたハイテク望遠鏡を使用して、その大気の霞を回避しました。
2016年の3回の飛行の間に、チームはSOFIAの望遠鏡を、地球から約3,000光年離れたNGC 7027と呼ばれる惑星状星雲で訓練しました。星雲の中心の星は空で知られている最も暑いものの1つであると研究者たちは書いており、わずか600年前にその外殻を落としたと推定されています。周囲の星雲は非常に熱く、若くてコンパクトなので、HeH +波長をハンティングするための理想的なスポットです。研究者によると、それはまさにSOFIAがそれらを見つけた場所です。
「HeH +の発見は、分子を形成する自然の傾向の劇的で美しい実証です」と研究の共著者であるボルチモアのジョンズホプキンス大学の教授であるデービッド・ノイフェルドは声明で述べた。 「利用できる見込みのない成分、水素と非反応性希ガスヘリウムの混合物、および摂氏数千度の過酷な環境にもかかわらず、壊れやすい分子が形成されます。」
