Une expérience incroyable pourrait réécrire les théories sur l'origine de l'univers

Un groupe de recherche dirigé par le Max Planck Institute (Allemagne) pourrait réécrire les théories sur l'origine de l'univers: les scientifiques ont réussi à reproduire les premières réactions dans l'espace en laboratoire, avant la naissance des étoiles, dans des conditions similaires à celles de l'univers primordial. Notant de nombreuses divergences avec des hypothèses actuelles

Dans un laboratoire, les premières réactions ont eu lieu dans l'espace dans des conditions similaires à celles de l'univers primordial, avant la naissance des étoiles, notant de nombreuses écarts avec des hypothèses actuelles. Un groupe de recherche dirigé par Institut Max Planck (Allemagne) pourrait donc réécrire les théories sur l'origine de l'univers.

Comme l'expliquent les scientifiques, l'ion a été la première molécule à se former dans l'univers primordial, avant la naissance des étoiles. Et maintenant, pour la première fois dans l'histoire, les chercheurs ont étudié les réactions de Heh⁺ Avec des atomes d'hydrogène dans des conditions similaires à celles de ce début de l'univers. Et cela ne semble pas avoir disparu comme cela a toujours été pensé jusqu'à présent.

Ce que nous savons de l'origine de l'univers

Immédiatement après le Big Bang, qui a eu lieu il y a environ 13,8 milliards d'années, l'univers a été dominé par des températures et une densité inimaginablement élevées. Cependant, après quelques secondes, il avait suffisamment refroidi pour permettre la formation des premiers éléments, principalement l'hydrogène et l'hélium.

À ce stade, ceux-ci étaient encore complètement ionisés (c'est-à-dire que les atomes n'étaient pas neutres), car il a fallu près de 380 000 ans de sorte que la température dans l'univers a chuté suffisamment pour permettre la formation d'atomes neutres par recombinaison avec des électrons libres. Cela a ouvert la voie aux premières réactions chimiques.

La molécule la plus ancienne existant est l'ion hydroductif d'Elio (heh⁺), formé par un atome d'hélium neutre et un noyau d'hydrogène ionisé: cet ion a marqué le début d'une réaction en chaîne qui a conduit à la formation d'hydrogène moléculaire (H₂), de loin la molécule la plus courante dans le cosmos.

Cependant, plusieurs centaines d'années se sont écoulées avant la naissance des premières étoiles, mais pendant cette phase primordiale, des molécules simples telles que Heh⁺ et h₂ Ils étaient essentiels pour leur formation.

En fait, de sorte que le nuage de gaz en contraste un protostella de responsabilité au point où la fusion nucléaire peut commencer, la chaleur doit être dissipée, et cela se produit par des collisions qui excitent les atomes et les molécules, qui à leur tour émettent cette énergie sous forme de photons.

En dessous d'environ 10 000 degrés Celsius, cependant, ce processus devient inefficace pour les atomes d'hydrogène, tandis que le refroidissement supplémentaire ne peut avoir lieu que par des molécules et des ions capables d'émettre une énergie supplémentaire par rotation et vibration, et parmi ces heh⁺ Il est particulièrement efficace à ces basses températures, et pendant cette longue, considérée comme un candidat potentiellement important pour le refroidissement dans la formation des premières étoiles.

Par conséquent, la concentration des ions hydroducaires d'Elio dans l'univers peut avoir un impact significatif sur l'efficacité de la formation stellaire primordiale. Au cours de cette période, en fait, les collisions avec des atomes d'hydrogène libres représentaient un chemin de dégradation important pour HEH⁺formant un atome d'hélium neutre et un ion h₂⁺. Ceux-ci ont par la suite réagi avec un autre atome H pour former un H₂ et une molécule de protons neutres, conduisant à la formation d'hydrogène moléculaire.

Ce que les chercheurs ont maintenant découvert

Les chercheurs de Max-planck-institut für kernphysik De Heidelberg Pour la première fois, ils ont réussi à recréer avec succès cette réaction dans des conditions similaires à celles de l'univers primordial. Ils ont étudié en particulier la réaction de l'ion heh⁺ Avec deuterio (d), un atome d'hydrogène avec un neurone supplémentaire (donc appelé isotope), de sorte que la réaction a conduit à la formation de l'ion HD⁺ au lieu de h₂⁺à côté de l'atome du neutro d'Elio.

L'expérience a été menée au Bague de rangement cryogénique (RSE), un outil unique dans le monde pour l'étude des réactions moléculaires et atomiques dans des conditions similaires à celles spatiales. À cette fin, les ions heh⁺ Ils ont été stockés dans l'instrument et superposés à un paquet d'atomes de deutério neutres.

En ajustant les vitesses relatives des deux faisceaux de particules, les scientifiques ont été en mesure d'étudier comment la vitesse de collision varie en fonction de l'énergie de collision, à son tour directement liée à la température. Et ils ont découvert que, contrairement aux prévisions précédentes, la vitesse de cette réaction ne ralentit pas avec la diminution de la température, mais elle reste presque constante.

Les théories antérieures impliquaient une diminution significative de la probabilité de réaction à basse température, mais nous n'avons pas pu le vérifier dans l'expérience ou dans les nouveaux calculs théoriques de nos collègues – explique Holger Kreckel, qui a mené l'étude – les réactions de Heh⁺ Avec l'hydrogène neutre et deuterio, ils semblent avoir été beaucoup plus importants pour la chimie dans l'univers primordial de ce qui a été précédemment supposé

Cette observation est cohérente avec les résultats d'un groupe de physiciens théoriques dirigés par Yohann Scribanoqui a identifié une erreur dans les calculs effectués précédemment pour cette réaction.

Depuis les concentrations de molécules comme heh⁺ et l'hydrogène moléculaire (H₂ ou HD) a joué un rôle important dans la formation des premières étoiles, ce résultat nous rapproche de la solution du mystère de leur formation

Les auteurs concluent

En d'autres termes, bien qu'il ne conteste pas le Big Bang, les chercheurs posent des doutes sur la théorie actuelle de ce qui s'est passé immédiatement après, en particulier en ce qui concerne la naissance des étoiles.

Sommes-nous donc proches de la solution? Trop tôt pour le dire, mais cette recherche est certainement les rangs comme une étape importante sur la route dans la bonne direction.

La recherche a été publiée sur Astronomie et astrophysique.

Sources: Max-Planck-Istitut Für Kernphysik / Astronomy & Astrophysics

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