Odkryto nowe źródła „cząsteczek, które stworzyły wszechświat”

Istnieje we wszechświecie niepozorna cząsteczka, bez której nie byłoby gwiazd, planet ani życia. To trójwodór (H3⁺), nazywany przez naukowców "cząsteczką, która stworzyła wszechświat". Teraz zespół badaczy z University of Michigan dokonał przełomowego odkrycia, ujawniając nowe sposoby powstawania tej fundamentalnej cząsteczki, co może zmienić nasze rozumienie ewolucji kosmosu.

Trójwodór to niezwykła cząsteczka, która pełni rolę kosmicznego katalizatora. Jest obecna wszędzie - od międzygwiezdnych obłoków molekularnych, gdzie przyczynia się do formowania nowych gwiazd, po atmosfery gazowych olbrzymów takich jak Jowisz i Saturn. To właśnie dzięki niej możliwe jest powstawanie złożonych cząsteczek organicznych w przestrzeni kosmicznej, co czyni ją jednym z kluczowych elementów w procesie ewolucji chemicznej wszechświata.

Do tej pory naukowcy znali głównie jeden sposób powstawania trójwodoru - poprzez zderzenie zwykłej cząsteczki wodoru (H2) z jej zjonizowaną wersją (H2⁺). Jednak nowe badanie, opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications, pokazuje, że natura jest znacznie bardziej pomysłowa. Amerykańscy naukowcy odkryli zupełnie nowy mechanizm tworzenia się tej ważnej cząsteczki.

Wykorzystując najnowocześniejsze technologie, w tym ultrakrótką spektroskopię laserową i zaawansowane metody chemii obliczeniowej, badacze zaobserwowali fascynujący proces zachodzący w halogenach metylowych i pseudohalogenach. Te związki chemiczne mogą tracić dwa elektrony w procesie zwanym podwójną jonizacją, co prowadzi do niezwykłego zjawiska "wędrowania" cząsteczek.

To, co odkryli naukowcy, przypomina kosmiczny balet. Po podwójnej jonizacji, zamiast natychmiastowego rozpadu, cząsteczka uwalnia neutralny wodór (H2), który rozpoczyna swoistą wędrówkę wokół pozostałej części molekuły. W trakcie tej podróży zbiera dodatkowy proton, co prowadzi do powstania poszukiwanego trójwodoru. Ten mechanizm jest zupełnie różny od znanego wcześniej procesu i pokazuje, jak wiele jeszcze nie wiemy o fundamentalnych procesach zachodzących we wszechświecie.

Znaczenie tego odkrycia wykracza daleko poza laboratoria. Zespół badawczy opracował zestaw wskazówek pozwalających przewidzieć, które cząsteczki mogą tworzyć trójwodór poprzez ten nowo odkryty mechanizm. Te informacje są bezcenne dla astronomów poszukujących nowych źródeł H3⁺ w kosmosie, szczególnie w obłokach molekularnych, gdzie podobne procesy mogą zachodzić na masową skalę.

Odkrycie to może pomóc wyjaśnić, dlaczego trójwodór jest tak powszechny we wszechświecie. Wcześniej naukowcy mieli trudności z wytłumaczeniem jego obecności w niektórych regionach kosmosu, gdzie znany mechanizm jego powstawania nie powinien być wystarczająco wydajny. Teraz, gdy wiemy o istnieniu alternatywnych ścieżek jego formowania, możemy lepiej zrozumieć jego kosmiczną wszechobecność.

To przełomowe badanie pokazuje również, jak ważne jest łączenie różnych dziedzin nauki i wykorzystywanie najnowszych technologii w badaniach podstawowych. Połączenie spektroskopii laserowej z zaawansowanymi obliczeniami komputerowymi pozwoliło naukowcom zajrzeć w głąb procesów chemicznych zachodzących w skali czasowej tak krótkiej, że trudno to sobie wyobrazić.