Astrônomos conseguem detectar a primeira molécula do Universo

Há várias décadas os cientistas defendem que a primeira molécula a ser formada no Universo foi o íon hidreto de hélio (HeH+). Em 1925, químicos conseguiram finalmente sintetizá-lo em laboratório e, na década de 1970, Físicos teóricos propuseram que a molécula ainda deveria existir hoje naturalmente, provavelmente em nebulosas planetárias (nuvens de gás ejetadas por estrelas do tipo solar em processo de morte). Porém, desde então, os astrônomos falharam em detectá-la, lançando certas dúvidas sobre a hipótese, apesar desta última ter se mostrado bastante robusta e quase inquestionável.

Agora, em um estudo publicado esta semana na Nature (1), astrônomos, usando o Observatório Estratosférico para Astronomia de Infravermelho (SOFIA, na sigla em inglês) - um telescópio aéreo de alta altitude -, conseguiram detectar o íon HeH+ em uma região distante cerca de 3 mil anos-luz da Terra.

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Durante a alvorada da química, quando a temperatura do jovem Universo tinha caído para menos do que 4000 K, os íons dos elementos leves produzidos na nucleossíntese do Big Bang (H+, He+, He2+) recombinaram-se em ordem reversa dos seus potenciais de ionização. Com seus altos potenciais de ionização, os íons He2+ e He+ foram os primeiros a se combinarem com elétrons livres, formando os primeiros átomos neutros; em seguida, seguiu-se a recombinação do íon hidrogênio (H+). Nesse ambiente livre de metais e de baixa densidade, átomos neutros de hélio formaram a primeira ligação química do Universo na forma do íon hidreto de hélio e via associação radiativa com prótons. À medida que a recombinação progrediu, a destruição do HeH+ criou um cominho para a formação de hidrogênio molecular (H-H).

Nesse sentido, no novo estudo, os pesquisadores detectaram - usando uma avançada técnica de espectroscopia terahertz (German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies - GREAT) e um observatório de alta-altitude (SOFIA, onde se encontra o espectrômetro GREAT) - uma transição de estado fundamental rotacional do HeH+ a um comprimento de onda de 149,1 micrômetros. A detecção ocorreu na nebulosa planetária NGC 7027. A confirmação desse íon corrobora as teorias de evolução química do Universo hoje aceitas.

A nebulosa NGC 7027 é bastante jovem (com uma idade cinemática de apenas 600 anos) e sua concha de material estelar liberado é ainda bem compacta e densa. Sua estrela central - uma anã branca - é uma das mais quentes conhecidas (com uma temperatura efetiva de ~190000K) e bastante luminosa (luminosidade 10000 vezes aquela do Sol). Essas condições criam um ambiente teoricamente favorável à formação de íons HeH+. E, de fato, esse íon foi observado lá.

Apesar de estrear a química no Universo, o íon hidreto de hélio não possui utilidade hoje para nenhuma tecnologia humana.


(1) Publicação do estudo: Nature

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