Bilim insanları, Evrende Oluşan İlk Molekül Tipini Keşfetti…

Evrenin İlk Tip Molekülünü Keşfedin

Gezegenimsi bulutsu NGC 7027 ve helyum hidrit moleküllerinin gösterimi. Bu gezegenimsi bulutsuda, erken evrende şimdiye kadar oluşan ilk molekül tipi olan helyum (kırmızı) ve hidrojenin (mavi) bir kombinasyonu olan helyum hidriti tespit edildi. Bu, modern evrende ilk kez helyum hidrit bulunduğunun resmidir.

Evrende oluşan ilk molekül tipi, onlarca yıl aradıktan sonra, uzayda ilk kez tespit edildi. Bilim adamları, dünyanın en büyük hava gözlemevi olan NASA’nın Kızılötesi Astronomi Stratosferik Gözlemevi’ni (SOFIA) kullanarak dünyanın yüzeyinin üzerinde uçarken ve hassas araçlarını kozmosa doğru göstererek kendi galaksimizdeki imzasını keşfetti.

Evren hala çok küçükken, sadece birkaç çeşit atom vardı. Bilim insanları, büyük patlamadan yaklaşık 100.000 yıl sonra, ilk kez helyum hidrit denilen bir molekülü yapmak için birleştirilen helyum ve hidrojenin olduğuna inanıyorlardı. Helyum hidrit, modern evrenin bazı bölgelerinde bulunmalıydı, ancak uzayda hiç bir zaman tespit edilmedi – şimdiye kadar.

Uçan gözlemevindeki (SOFIA) araştırmacılar, evrende oluşan ilk molekül tipini tespit ettiler. Helyum hidrit adı verilen, Helyum ve hidrojenin kombinasyonunu, Cygnus takımyıldızının yakınındaki gezegenimsi bir bulutsuda buldular. Bu keşif, ilk evren hakkındaki temel anlayışımızın ve milyarlarca yıldan günümüzün karmaşık kimyasına nasıl geliştiğinin önemli bir bölümünü doğrulamaktadır. 

SOFIA, bir zamanlar Güneş benzeri bir yıldızın kalıntısı olan, gezegenimsi bir bulutsuda modern helyum hidriti buldu. Takımyıldızına yakın 3.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Cygnus, NGC 7027 adı verilen bu gezegenimsi bulutsu, bu gizemli molekülün oluşmasını sağlayan koşullara sahipti. Bu keşif, ilk evrenin kimyasına dair temel anlayışımızın ve milyarlarca yıldan günümüzün karmaşık kimyasına nasıl geliştiğinin önemli bir bölümünü doğrulamaktadır.

Kaliforniya’daki Silikon Vadisi’ndeki SOFIA Bilim Merkezi direktörü Harold Yorke, “Bu molekül orada gizleniyordu, ancak doğru konumda gözlemler yapmak için doğru araçlara ihtiyacımız vardı – ve SOFIA bunu mükemmel bir şekilde yapabildi” dedi.

Bugün, evren gezegenler, yıldızlar ve galaksiler gibi büyük, karmaşık yapılarla doludur. Fakat 13 milyar yıldan daha uzun bir süre önce, büyük patlamayı takiben, ilk evren sıcaktı ve var olanların hepsi, çoğunlukla helyum ve hidrojen olmak üzere birkaç atom türü idi. Atomlar ilk molekülleri oluşturmak için bir araya geldiklerinde, evren sonunda soğuyabildi ve şekil almaya başladı. Bilim adamları helyum hidrürün bu ilk, ilkel molekül olduğu sonucuna vardılar.

Soğutma başladıktan sonra, hidrojen atomları helyum hidrit ile etkileşime girerek moleküler hidrojen oluşumuna yol açabilir – molekül ilk olarak ilk yıldızların oluşumundan sorumludur. Yıldızlar, günümüzün zengin, kimyasal kozmosu oluşturan tüm unsurları oluşturmaya devam etti. Ancak sorun, bilim insanlarının uzayda şimdiye kadar helyum hidrit bulamaması. Kimyanın doğuşundaki bu ilk adım, şimdiye dek kanıtlanmamıştır.

Almanya’nın Bonn kentinde bulunan Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden Rolf Guesten “Yıldızlararası uzayda helyum hidritin varlığının kanıtı, on yıllardır astronomi için bir ikilemdi” dedi.

Helyum hidrit titiz bir moleküldür. Helyumun kendisi, soylu bir gaz olup, başka herhangi bir atomla birleşmesini pek mümkün kılmaz. Fakat 1925’te, bilim adamları, elektronlarından birini hidrojen iyonu ile paylaşmak için helyumu koaksiye ederek molekülü bir laboratuvarda yaratabildiler.

Daha sonra, 1970’lerin sonunda, NGC 7027 adlı gezegenimsi bulutsuyu inceleyen bilim adamları, bu ortamın helyum hidrit oluşturmak için tam doğru olabileceğini düşündüler. Yaşlanan yıldızdan gelen ultraviyole radyasyon ve ısı, helyum hidritin oluşması için uygun koşullar yaratır. Ancak gözlemler yetersizdi. Daha sonraki çabalar orada olabileceğine işaret etti, ancak gizemli molekül bir türlü tespit edilemedi. Kullanılan uzay teleskopları, bulutsudaki diğer moleküllerin karışıklarından helyum hidrit sinyalini almak için belirli bir teknolojiye sahip değildi.

2016’da bilim insanları gözlem için SOFIA’ya döndü. 45.000 feet’e kadar uçan SOFIA, Dünya atmosferinin engelleyici katmanlarının üzerinde gözlemler yapıyor. Fakat teleskopların sahip olmadığı bir başka fayda alanına sahiptir – her uçuştan sonra geri döner.

Naseem Rangwala SOFIA proje bilimci yardımcısı, “Cihazları değiştirebilir ve en son teknolojiyi kurabiliriz. Bu esneklik, gözlemleri iyileştirmemize ve bilim adamlarının cevaplandırılmasını istediği en acil sorulara yanıt vermemize izin veriyor” dedi.

SOFIA’nın Terahertz Frekanslarındaki Alman Alıcısı veya GREAT adlı araçlarından birine yapılan son bir yükseltme, önceki teleskopların sahip olmadığı helyum hidrit için belirli bir kanal ekledi. Cihaz, bir radyo alıcısı gibi çalışır. Bilim adamları, bir FM radyoyu doğru istasyona ayarlamaya benzer şekilde, aradıkları molekülün frekansına uyarlar. SOFIA gece gökyüzüne çıktığında, bilim insanları araçtaki verileri gerçek zamanlı olarak okuyorlardı. Helyum hidritin sinyali nihayet yüksek ve net bir şekilde geldi.

Guesten, “Orada olmak çok heyecan vericiydi, verilerde ilk kez helyum hidriti görmek. Bu, mutlu sonlara uzun bir araştırma getiriyor ve erken evrenin altında yatan kimyası hakkındaki anlayışımızla ilgili şüpheleri ortadan kaldırıyor” dedi.

Kızılötesi Astronomi Stratosfer Gözlemevi olan SOFIA, 106 inç çapındaki bir teleskop taşıyacak şekilde modifiye edilmiş bir Boeing 747SP jet uçağıdır. NASA ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi DLR’nin ortak bir projesidir.  NASA’nın Kaliforniya’daki Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi, SOFIA programını, bilim ve misyon operasyonlarını Columbia, Maryland merkezli Universiteler Uzay Araştırmaları Birliği ve Stuttgart Üniversitesi’ndeki Alman SOFIA Enstitüsü (DSİ) ile işbirliği içinde yönetiyor. Uçak, NASA’nın Palmdale, California’daki Armstrong Uçuş Araştırma Merkezi Binası (703) tarafından işletilmektedir.