13.8 milyar yıllık sır çözüldü!

Bilim insanları, Büyük Patlama'nın ardından gerçekleşen ilk kimyasal tepkimeleri, evrenin bebeklik dönemine benzer koşullarda yeniden oluşturmaya çalıştı.

Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü'nden (MPIK) Dr. Florian Grussie liderliğindeki bir fizikçi ekibi, evrenin erken evresindeki temel moleküler yapı taşlarından biri olan helyum hidrür iyonunun (HeH⁺) oluşum sürecini laboratuvar ortamında başarıyla gözlemledi.

Bu tarihi deney, yıldızların oluşum sürecinde kritik rol oynayan moleküler hidrojenin (H₂) oluşumuna giden ilk adımların anlaşılmasını sağladı. H₂, evrende en bol bulunan molekül olarak biliniyor ve yıldızların temel yapı taşını oluşturuyor. Ancak bu molekülün doğumu, HeH⁺ olmadan mümkün olamazdı.

Yaklaşık 13.8 milyar yıl önce gerçekleşen Büyük Patlama, evreni aşırı sıcak ve yoğun bir parçacık çorbasıyla başlattı. Bu koşullarda atomların oluşması mümkün değildi.

Evrenin soğumasıyla, yaklaşık 380.000 yıl sonra protonlar ve elektronlar bir araya gelerek hidrojen, helyum ve eser miktarda lityum gibi ilk elementleri oluşturdu. Bu elementler, evrenin bugünkü kimyasal bileşiminin temelini attı: %75 hidrojen, %25 helyum ve az miktarda diğer hafif elementler.

HeH⁺ molekülü, bir helyum atomunun iyonize bir hidrojen atomuyla birleşmesiyle oluşuyor. Bu molekül, evrenin erken dönemlerinde ısıyı dağıtarak soğumayı hızlandırma yeteneğine sahipti.

Çünkü HeH⁺, pozitif ve negatif yükler arasında büyük bir mesafeye sahiptir ve bu sayede elektrik alanlara karşı oldukça hassastır. Bu özellik, molekülün enerji seviyesini düşürerek ısıyı dışarı atmasına olanak tanır. Böylece yıldızların oluşacağı moleküler gaz bulutlarının yeterince yoğunlaşmasına zemin hazırlar.

Araştırma, Max Planck Enstitüsü'ne bağlı özel bir tesis olan Cryogenic Storage Ring'de yürütüldü. Bu tesis, neredeyse mutlak sıfır (-267°C) sıcaklıklarda, uzayın boşluk koşullarını taklit eden bir deney ortamı sunuyor.

Bilim insanları burada, HeH⁺ molekülleriyle nötr döteryum (çekirdeğinde bir proton ve bir nötron bulunan hidrojen izotopu) atomlarını çarpıştırarak kimyasal tepkimeyi gözlemledi.

Deneyde, iki farklı parçacık ışını kullanılarak HeH⁺ ve döteryum farklı hızlarda çarpıştırıldı. Böylece sıcaklık değişkeni taklit edilerek, tepkime oranı üzerindeki etkisi araştırıldı.

Sonuçlar oldukça çarpıcıydı: Sıcaklık ne olursa olsun, tepkime oranı sabit kaldı. Bu da, HeH⁺ molekülünün evrenin soğuma sürecinde kimyasal reaksiyonlardaki etkisinin azalmadığını ve yıldız oluşumunda düşündüğümüzden daha büyük bir rol oynadığını ortaya koydu.

Çalışmada yer alan fizikçi Dr. Holger Kreckel, "Daha önceki teoriler, düşük sıcaklıklarda tepkime olasılığının ciddi şekilde düşeceğini öngörüyordu. Ancak hem deneysel veriler hem de yeni teorik hesaplamalar bu beklentiyi doğrulamadı" diyerek bulguların önemini vurguladı.

Bu çığır açıcı araştırma, Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlandı. Elde edilen veriler, evrenin ilk yıldızlarının doğumuna giden yolu aydınlatıyor ve kozmik kimyanın temel yapı taşlarını yeniden tanımlıyor.

(Sabah)