Unos cientos de miles de años después del Big Bang, la sopa caliente y joven de nuestro universo se enfrió lo suficiente como para que los bloques más pequeños de la vida se combinasen en átomos por primera vez. Un día balsámico, de 3700 grados Celsius, un átomo de helio pegado a un solo protón, en realidad un ion hidrógeno cargado positivamente, formó la primera molécula del universo: hidruro de helio, o HeH +.
Los científicos han estudiado versiones de laboratorio de esta molécula primordial durante casi un siglo, pero nunca han encontrado rastros de ella en nuestro universo moderno, hasta ahora. En un nuevo estudio publicado en la revista Nature, los astrónomos informan sobre el uso de un telescopio aéreo para detectar HeH + ardiendo en la nube de gas alrededor de una estrella moribunda a unos 3000 años luz de distancia.
Según los investigadores, este descubrimiento, que lleva más de 13 mil millones de años en desarrollo, muestra de manera concluyente que el HeH + se forma naturalmente en condiciones similares a las que se encontraron en el universo primitivo.
Aunque HeH + tiene una importancia limitada en la Tierra hoy en día, la química del universo comenzó con este ión.
HeH + es el ácido más fuerte conocido en la Tierra y se sintetizó por primera vez en un laboratorio en 1925. Debido a que está hecho de hidrógeno y helio, los dos elementos más abundantes en el universo y el primero en surgir del reactor nuclear del Big Bang. Durante años, los científicos han predicho que esta molécula fue la primera en formarse cuando el universo de enfriamiento permitió que los protones, los neutrones y los electrones existieran lado a lado en los átomos.
Los científicos no pueden rebobinar el universo para buscar esta molécula incipiente donde nació, pero pueden buscarla en las partes del universo moderno que mejor reproduzcan esas condiciones supercalientes y superdensas, en las jóvenes nebulosas de gas y plasma que explotan de estrellas moribundas.
Las denominadas nebulosas planetarias se forman cuando las estrellas similares al Sol llegan al final de sus vidas, destruyen sus conchas externas y se transforman en enanas blancas para enfriarse lentamente en bolas de cristal. A medida que las estrellas moribundas se enfrían, aún irradian suficiente calor para despojar a los átomos de hidrógeno cercanos de sus electrones, convirtiendo los átomos en los protones desnudos que se requieren para que se forme HeH +.
Detectar HeH + incluso en las nebulosas planetarias más cercanas a la Tierra es complicado, porque brilla a una longitud de onda infrarroja que fácilmente se oculta por la atmósfera de nuestro propio planeta. En el nuevo estudio, los investigadores lograron sortear la neblina atmosférica utilizando un telescopio de alta tecnología montado en un avión en movimiento llamado SOFIA (el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja).
En el transcurso de tres vuelos en 2016, el equipo entrenó el telescopio de SOFIA en una nebulosa planetaria llamada NGC 7027, a unos 3000 años luz de la Tierra. La estrella central de la nebulosa es una de las más conocidas del cielo, escribieron los investigadores, y se estima que se desprendió de su envoltura exterior hace unos 600 años. Debido a que la nebulosa circundante es tan caliente, joven y compacta, es un lugar ideal para la caza de longitudes de onda de HeH +. Según los investigadores, ahí es donde SOFIA los encontró.
Esta detección de la firma infrarroja del hidruro de helio alrededor de una estrella moribunda marca la primera "evidencia definitiva" de su existencia en el universo moderno, y confirma teorías anteriores sobre la formación más temprana de la molécula rara.
