Lo ione Elio idruro (HeH+) in una rappresentazione artistica. Fonte: NieSyto Design
Un team di astronomi a bordo di un osservatorio avio-trasportato ha finalmente identificato lo ione Elio-idruro, la prima molecola che si è formata nell’Universo.
Rolf Güsten ed i suoi colleghi del Max-Planck Institute for Radio Astronomy, Germania, hanno infatti concluso una ricerca durata decenni, pubblicandone i risultati sulla prestigiosa rivista Nature.
Quando l’Universo era nella sua infanzia, il brodo di materia e radiazione era ancora troppo caldo perché si potessero formare gli atomi e le molecole che costituiscono il mondo che oggi ci circonda. Solo quando ha raggiunto l’età di circa 380.000 anni l’Universo si è raffreddato a sufficienza perché protoni e neutroni potessero combinarsi fra loro per formare gli atomi che in seguito si combinarono a formare le molecole.
Poiché a quell’epoca l’Universo era composto soprattutto da idrogeno ed elio, potrebbe non essere una sorpresa che la prima molecola a formarsi fosse proprio lo ione Elio idruro (HeH+), senonché l’Elio sia un noto elemento estremamente poco incline a combinarsi con alcunché
essendo annoverato tra i cosiddetti “gas nobili”. E in effetti lo ione Elio idruro non sopravvive a lungo, nemmeno nelle peculiari condizioni del giovane Universo. Tuttavia, la sua formazione ha avuto un importante ruolo, per quanto breve: la sua decomposizione ha dato origine all’idrogeno molecolare (H2) che permea le galassie ed ha portato alla nascita delle prime stelle.
La nebulosa NGC 7027, nella costellazione del Cigno, ripresa dal telescopio spaziale Hubble. Fonte: APOD
L’esistenza dello ione Elio idruro è perciò fondamentale per comprendere l’evoluzione chimica dell’Universo primordiale, ma la fragilità della molecola ha finora impedito agli astronomi di individuarla nelle nubi interstellari: è stata cercata nei pressi di lontani quasars e di supernove vicine, ma nessuno studio portò a risultati definitivi.
Ora, un luogo dove sarebbe possibile che l’Elio idruro possa formarsi in quantità apprezzabili è nei dintorni di una stella di massa contenuta, simile al nostro Sole, che sia collassata in una nana bianca: durante questo processo, la stella espelle gli strati esterni che vanno a formare una nebulosa planetaria e l’interazione tra questi gas e la nana bianca ricrea le condizioni estreme in cui l’Elio idruro può sopravvivere abbastanza a lungo per essere rivelato.
Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA), Boeing 747 modificato per le osservazioni astronomche, operato da NASA e DLR. Fonte: Wikipedia
Per verificare questa ipotesi, Güsten e colleghi sono saliti a bordo di SOFIA (Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy), un Boeing 747 modificato per trasportare sofisticati telescopi al di sopra dello strato di atmosfera che assorbe la radiazione infrarossa. Con questa strumentazione è stata osservata una giovane nana bianca al centro della nebulosa planetaria NGC7027; la stella al suo centro si è formata solo 600 anni fa ed è ancora caldissima: la sua temperatura superficiale supera infatti i 190.000 °K ed emette una potentissima radiazione ultravioletta in grado di strappare gli elettroni dagli atomi di idrogeno ed elio. L’elio ionizzato si trova quindi in una regione sferica attorno alla stella ed è qui che può combinarsi con l’idrogeno neutro per formare lo ione Elio idruro. Ed è qui che è stata finalmente registrata la radiazione emessa da HeH+ alla lunghezza d’onda di 149,1370 microns, confermando l’esistenza dell’elusivo ione Elio idruro e permettendo di stimare anche la velocità con cui la molecola primordiale si forma e si distrugge. La chimica dell’Universo è iniziata con questo ione.
Compositazione della nebulosa NGC 7027 (NASA/ESA) con lo ione HeH+ (Niesyto Design) e lo spettro infrarosso (Rolf Güsten, Max-Planck Institute)
Articolo originale: Astronomers Find Universe’s First Molecule by Monica Young, Sky&Telescope
Libera traduzione di Franco – Antares legnano