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Un telescopio volante detecta la primera molécula del Universo

La confirmación de que el hidrohelio puede existir en el espacio interestelar apuntala el modelo de la Gran Explosión.

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El telescopio SOFIA, a bordo del avión desde el que observa. /CARLOS DURAN/MPIFR

Tras la Gran Explosión de la que surgió el Universo, pasó un tiempo hasta que empezaron a bajar las elevadísimas temperaturas ambientales y se inició la recombinación de los elementos químicos creados en los primeros tres minutos, que ahora son los más ligeros de la tabla periódica, el hidrógeno y el helio.

Entonces, según la teoría, se formó la primera molécula de todos los tiempos, el hidrohelio o HeH+. El problema para los astrofísicos era que, hasta ahora, no se había podido detectar en el Universo este tipo de moléculas, no se había podido confirmar este pequeño pero importante paso en el modelo más comúnmente aceptado para reconstruir su evolución. Este problema ya está solucionado, porque se ha conseguido detectar hidrohelio (o ión hidruro de helio) en una nebulosa relativamente cercana.

Para este descubrimiento que se añadirá sin duda a los libros de texto no han hecho falta grandes telescopios ni naves espaciales, pero sí el empeño de un equipo internacional que perfecciona continuamente los instrumentos que integran el observatorio SOFIA de la NASA, un telescopio que vuela a bordo de un avión Boeing 747 adaptado. El renovado espectrómetro Great, que detecta radiación en el infrarrojo lejano, es el que ha registrado la presencia de hidrohelio en la Nebulosa NGC 7027, a unos 3.000 años luz de la Tierra en la constelación del Cisne, comunica la revista Nature.

Estamos hablando del nacimiento de la química en el Universo primitivo, en condiciones de altísimas presión y temperatura. Los investigadores, liderados por el alemán Rolf Güsten, del Instituto Max Planck de Radioastronomía, creen que esta molécula se empezó a formar unos 100.000 años después del Big Bang, a una temperatura de unos 3.700 grados centígrados.

Representación de la molécula hidruro de helio junto a una imagen de la nebulosa en la que se ha detectado./NASA/SOFIA

"Este descubrimiento es una llamativa y preciosa demostración de la tendencia de la naturaleza a formar moléculas”, dice el estadounidense David Neufeld, coautor del trabajo. “A pesar de los ingredientes no prometedores disponibles, una mezcla de hidrógeno con el gas noble helio, no reactivo, y un ambiente muy duro a miles de grados centígrados, se forma una molécula frágil. Es destacable que este fenómeno no solo lo pueden observar los astrónomos sino que también se puede comprender con los modelos teóricos que hemos desarrollado”.

El hidrohelio, que es la combinación de un ión de hidrógeno (un protón) con un átomo de helio en fase gaseosa, no se conoció en la Tierra hasta 1925, cuando se consiguió sintetizar. Desde hace décadas se ha estado buscando en el espacio, recuerda el investigador alemán. “La química del Universo empezó con el HeH+. La falta de una prueba definitiva de su existencia en el espacio interestelar ha constituido un problema para la astronomía durante mucho tiempo”, dice Güsten.

Los modelos teóricos predijeron ya en los años setenta del pasado siglo la existencia y posible detección de la molécula en las nebulosas planetarias, los restos de estrellas similares al Sol, así como la longitud de onda a la que emitiría. Esta radiación no llega a la Tierra por la presencia de la atmósfera, así que las observaciones se tenían que hacer desde el cielo, pero los astrofísicos han tenido que esperar a avances técnicos que les permiten observar con alta resolución en este rango de frecuencias. Por casos como éste se dice que la astronomía está siempre en la vanguardia de la tecnología.

En 2013 se detectó la primera molécula de gas noble en el espacio, el argón en forma de iones de hidruro de argón, en la nebulosa del Cangrejo, lo que fue otro hito en el avance de la astrofísica. Y muy recientemente, se ha comunicado el hallazgo de litio en una estrella primitiva y muy rara de nuestra galaxia. Estas observaciones se han realizado con el telescopio VLT en el Observatorio de Paranal, de ESO, en Chile por parte de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de Cambridge. La estrella es un cuerpo celeste originado en los primeros 300 millones de años del Universo, explica el IAC, y este descubrimiento podría aportar información crucial sobre el proceso de creación de núcleos atómicos (nucleosíntesis) que se produjo tras la Gran Explosión. “Esta estrella primitiva nos sorprende de nuevo con su alto contenido en litio y su posible relación con el litio primordial del Big Bang”, señala el investigador David Aguado, que ha publicado, junto con sus colegas, el trabajo en The Astrophysical Journal Letters.

En cuanto al más reciente descubrimiento, el del hidruro de helio, “la molécula estaba ahí, pero necesitábamos los instrumentos adecuados que observaran en la posición adecuada, y eso SOFIA lo hizo perfectamente”, dice Harold Yorke, director científico del observatorio, que se muestra satisfecho de que se hayan confirmado las predicciones de los modelos. Un final feliz y sin sorpresas, por ahora.