นักฟิสิกส์พบโมเลกุลไอออนฮีเลียมไฮไดรด์ กุญแจสู่ความเข้าใจเอกภพยุคแรกเริ่ม

  • พิมพ์

เอกภพของเราถือกำเนิดขึ้นเมื่อราวๆ 13,000 ล้านปีก่อน 

ในระยะแรกๆ เอกภพมีเพียงอะตอมเดี่ยวๆ แต่หลังจากนั้นราว 10,000 ปีนับจากจุดที่เอกภพถือกำเนิด อุณหภูมิของเอกภพเริ่มลดต่ำลงมากพอที่อะตอมเริ่มมารวมตัวกันเป็นโมเลกุลแรก นั่นคือ ไอออนฮีเลียมไฮไดรด์ ซึ่งเกิดจากอะตอมของธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียม ( HeH+)

 

        การถือกำเนิดของโมเลกุลนี้นับเป็นจุดเริ่มต้นแห่งเคมีของเอกภพ และเป็นจุดเริ่มต้นของการก่อเกิดระบบที่ซับซ้อนขึ้นในเวลาต่อมา ซึ่งนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้ทำนายไว้นานแล้วว่า ไอออนฮีเลียมไฮไดรด์ เป็นโมเลกุลแรกที่เกิดขึ้นในเอกภพ แต่ยังไม่เคยมีการยืนยันด้วยการสังเกตการณ์มาก่อน ส่วนหนึ่งเป็นเพราะโมเลกุลดังกล่าวไม่ได้เสถียรพอจะอยู่อย่างเดี่ยวๆมาจนถึงปัจจุบัน

        อย่างไรก็ตาม ราวๆ50 ปีก่อน นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้สร้างแบบจำลองเสนอว่าโมเลกุลดังกล่าวอาจพบได้ในแก๊สที่หลงเหลือจากการวาระสุดท้ายของดาวฤกษ์ แต่ปัญหาคือ รังสีที่โมเลกุลดังกล่าวเปล่งออกมานั้นอยู่ในช่วงคลื่น far-infrared (หรือ รังสีอินฟราเรดพลังงานต่ำใกล้เคียงกับไมโครเวฟ) ซึ่งถูกชั้นบรรยากาศของโลกดูดกลืนไปมากเสียจนยากต่อการตรวจจับบนผิวโลก

 

 

 

        องค์การนาซาจึงร่วมมือกับศูนย์กลางการบินอวกาศของเยอรมันเพื่อทำการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ขนาด 2.7 เมตร และ เครื่องตรวจจับรังสีอินฟราเรด เข้ากับเครื่องบินโบอิ้ง 747  แล้วทำการบินที่ระดับความสูง 14 กิโลเมตรจากระดับน้ำทะเลเพื่อตัดการรบกวนจากชั้นบรรยากาศโลก  ระบบการเก็บข้อมูลทั้งหมดที่กล่าวมานี้ถูกเรียกรวมๆว่า SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy)

 

 

        การเก็บข้อมูลจากการบิน 3 ครั้งในปี ค.ศ. 2016 ทำให้นักดาราศาสตร์พบโมเลกุลดังกล่าวจากเนบิวลาดาวเคราะห์ที่มีชื่อว่า NGC 7027 ที่อยู่ห่างจากโลกเรา 3,000 ปีแสง 

        ในวันที่ 17 เมษายน ค.ศ. 2019 ทีมนักดาราศาสตร์เผยแพร่การค้นพบดังกล่าว ในวารสาร Nature ที่มีความน่าเชื่อถือทางวิชาการสูง โดยการค้นพบนี้ช่วยในการสร้างแบบจำลองว่ากระบวนการใดที่ก่อให้เกิดโมเลกุลดังกล่าว รวมทั้งเป็นการยืนยันว่าโมเลกุลดังกล่าวเกิดขึ้นได้จริงในเอกภพของเรา

        ส่วนในอนาคต ความรู้ในเรื่องนี้อาจกลายเป็นกุญแจสำคัญที่ทำให้นักดาราศาสตร์เข้าใจจุดกำเนิดของเอกภพได้ดีขึ้นก็เป็นได้

 

เรียบเรียงโดย อาจวรงค์ จันทมาศ

 

อ้างอิง

https://phys.org/news/2019-04-elusive-molecule-universe-space.html

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1090-x