Primeiro Tipo de Molécula Criada no Universo é Encontrada Finalmente

Imagem da nebulosa planetária NGC 7027 com ilustração de moléculas de hidreto de hélio. Nesta nebulosa planetária, SOFIA detectou o hidreto de hélio, uma combinação de hélio (vermelho) e hidrogênio (azul), que foi o primeiro tipo de molécula a se formar no início do universo. Esta é a primeira vez que o hidreto de hélio foi encontrado no universo moderno.

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 para a Astronomia Infravermelha, ou SOFIA, da NASA, quando a aeronave voou bem acima da superfície da Terra e apontou seus instrumentos sensíveis para o cosmos.
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 a primeira molécula, chamada hidreto de hélio. O 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 recente 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 direção 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 no periódico Nature.
"Não conseguiamos detectar essa molécula. Precisávamos dos instrumentos certos para fazer as observações na posição certa - e o SOFIA conseguiu fazer isso com perfeição", disse Harold Yorke, diretor do Centro de Ciência SOFIA, no Vale do Silício, na Califórnia.
Hoje, o Universo está cheio de estruturas grandes e complexas, como planetas, estrelas e galáxias. Mas mais de 13 bilhões de anos atrás, seguindo o big bang, 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 puderam interagir com o hidreto de hélio, levando à criação de hidrogênio molecular - a principal molécula responsável pela formação das primeiras estrelas. As estrelas passaram a forjar todos os elementos que compõem o nosso rico Cosmos de hoje. O problema, porém, é que os cientistas não encontravam o hidreto de hélio no espaço. Este primeiro passo no nascimento da química não havia 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 Rádio Astronomy, em Bonn, Alemanha, e principal autor do artigo.
Hidreto de hélio é uma molécula sensível. 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, cientistas que estudavam uma nebulosa planetária chamada NGC 7027 imaginaram que esse ambiente poderia ser ideal para formar hidreto de hélio. A radiação ultravioleta e o calor da estrela envelhecida criariam 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 continuou a evitar a detecção. Os telescópios espaciais usados ​​não tinham a tecnologia específica para captar o sinal de hidreto de hélio na mistura de outras moléculas na nebulosa.
Em 2016, os cientistas recorreram ao SOFIA. Voando a quase 14.000 quilômetros da superfície, SOFIA faz observações acima das camadas interferentes da atmosfera da Terra e tem um benefício que os telescópios espaciais não tem: retorna após cada voo.
"Então somos capazes de alterar instrumentos e instalar a mais recente tecnologia", disse Naseem Rangwala, cientista assistente do projeto SOFIA. "Essa flexibilidade nos permite melhorar as observações e responder às perguntas mais urgentes que os cientistas querem que sejam respondidas".
Uma recente atualização em um dos instrumentos do SOFIA chamado receptor alemão em Terahertz Frequencies, ou GREAT, acrescentou o canal específico para hidreto de hélio. O instrumento funciona como um receptor de rádio. Os cientistas sintonizam a frequência da molécula que procuram, semelhante a sintonizar um rádio FM à estação certa. Quando SOFIA subiu ao céu noturno, cientistas ansiosos estavam a bordo lendo os dados do instrumento em tempo real. O sinal do 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.
"Isso encerra uma longa busca e elimina dúvidas sobre nossa compreensão da química subjacente do universo primitivo".

Fonte: Space Daily via NASA