Espao
Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/08/2025
Esquema e nvel energtico da reao do on hidreto de hlio com deutrio. uma reao rpida e sem barreiras, ao contrrio do que indicavam as teorias anteriores. Ao fundo, a nebulosa planetria NGC 7027, com hidrognio molecular visvel em vermelho.
[Imagem: MPIK/W. B. Latter (SIRTF/Caltech)/NASA]
Primeira molcula do Universo
Depois do Big Bang, o Universo consistia em uma sopa primordial de partculas subatmicas, que levou 380.000 anos para esfriar a ponto de permitir que tomos neutros se formassem por recombinao com eltrons livres e, mais tarde, que ocorrem as primeiras reaes qumicas e a formao dos elementos que conhecemos.
Segundo nossas melhores teorias, a primeira molcula a se formar no Universo foi o on hidreto de hlio (HeH+), nascido quando um tomo de hlio neutro e um ncleo de hidrognio ionizado se combinaram. Isso marcou o incio de uma reao em cadeia que levou formao do hidrognio molecular (H2), que de longe a molcula mais comum no Universo, e que se tornou a base para a formao das primeiras estrelas.
Agora, Florian Grussie e colegas do Instituto Max-Planck de Fsica Nuclear, na Alemanha, conseguiram pela primeira vez recriar essa reao qumica em condies semelhantes s do Universo primordial.
A equipe usou uma reao de HeH2 com o deutrio, um istopo de hidrognio que contm um nutron adicional no ncleo atmico, alm de um prton. Quando o HeH2 reage com o deutrio, forma-se um on HD2, em vez de H2, juntamente com o tomo neutro de hlio.
Mas os resultados no foram exatamente o que as teorias previam.
Espectro da HeH+ observada com o telescpio SOFIA, em direo nebulosa planetria NGC 7027.
[Imagem: NIESYTO/William B. Latter (SIRTF)/NASA/ESA/Rolf Gsten/MPIfR]
Condies nicas
O experimento foi realizado no Anel de Armazenamento Criognico (CSR), em Heidelberg, um instrumento nico no mundo para a investigao de reaes moleculares e atmicas em condies semelhantes s do espao.
Para isso, ons HeH2 foram armazenados no anel de armazenamento inico de 35 metros de dimetro por at 60 segundos a alguns kelvins (-267 C) e sobrepostos a um feixe de tomos neutros de deutrio. Ajustando as velocidades relativas dos dois feixes de partculas, os cientistas puderam estudar como a taxa de coliso varia com a energia da coliso, que est diretamente relacionada temperatura.
Ao contrrio das previses tericas, a velocidade com que a reao ocorre no diminui com a diminuio da temperatura – na verdade, ela permanece quase constante.
“Teorias anteriores previam uma diminuio significativa na probabilidade de reao em baixas temperaturas, mas no conseguimos verificar isso nem no experimento nem nos novos clculos tericos dos nossos colegas,” disse o professor Holger Kreckel. “As reaes de HeH2 com hidrognio neutro e deutrio parecem, portanto, ter sido muito mais importantes para a qumica no Universo primitivo do que se supunha anteriormente”.
Reviso da teoria
A observao experimental levou a uma reviso nas teorias, com os membros tericos da equipe identificando um erro no clculo da superfcie potencial usada em todos os clculos anteriores para essa reao. Os novos clculos usando a superfcie potencial aprimorada agora se alinham estreitamente com o experimento.
Como as concentraes de molculas como HeH2 e hidrognio molecular (H2 ou HD2) desempenharam um papel importante na formao das primeiras estrelas, este resultado nos aproxima da soluo do mistrio de como se formaram as primeiras estrelas.
Bibliografia:
Artigo: Experimental confirmation of barrierless reactions between HeH+ and deuterium atoms suggests a lower abundance of the first molecules at very high redshifts
Autores: Florian Grussie, J. Sahoo, Y. Scribano, D. Bossion, L. Berger, M. Grieser, L. W. Isberner, . Klosi, O. Novotn, D. Paul, A. Znotins, X. Urbain, Holger Kreckel
Revista: Astronomy & Astrophysics
Vol.: 699, L12
DOI: 10.1051/0004-6361/202555316
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