تیمی از محققان برای نخستین‌بار موفق شدند اولین مولکول جهان، یعنی «یون هیدرید هلیوم» (HeH⁺) و واکنش‌های اولیه آن را در شرایط آزمایشگاهی بازسازی کنند. این آزمایش نشان داد که این مولکول باستانی نقشی بسیار مهم‌تر از آنچه قبلاً تصور می‌شد در تولد اولین ستارگان داشته است.
پس از بیگ‌بنگ، کیهان برای حدود ۳۸۰ هزار سال یک سوپ داغ و یونیزه از هیدروژن و هلیوم بود. پس از این دوره، با سرد‌شدن تدریجی، اولین اتم‌ها و سپس اولین مولکول‌ها شکل گرفتند. قدیمی‌ترین مولکول جهان، یون هیدرید هلیوم (HeH⁺) بود که از ترکیب یک اتم خنثی هلیوم و یک هسته یونیزه هیدروژن به وجود آمد. این مولکول، نقشی مهم در پایان‌دادن به «عصر تاریکی» کیهان داشت. برای اینکه اولین ستارگان متولد شوند، ابرهای عظیم گازی باید به قدری سرد می‌شدند که بتوانند تحت نیروی گرانش خود رمبش کنند. در دماهای بسیار پایین، اتم‌های هیدروژن به تنهایی قادر به دفع گرما نبودند. در اینجا بود که مولکول‌هایی مانند HeH⁺ به‌عنوان یک خنک‌کننده وارد صحنه شدند.
به گزارش لایو‌ساینس، برای درک دقیق سرنوشت این مولکول و نقش آن در شیمی کیهان اولیه، محققان در مؤسسه فیزیک هسته‌ای ماکس پلانک آلمان، یکی از مهم‌ترین واکنش‌های شیمیایی آن دوران را در شرایط آزمایشگاهی بازسازی کردند. این واکنش، اصلی‌ترین مسیر نابودی HeH⁺ و همزمان یکی از مسیرهای اصلی برای تشکیل هیدروژن مولکولی (سوخت ستارگان) بود.
در این آزمایش که با استفاده از ابزار مخصوصی به نام «حلقه ذخیره‌سازی کرایوژنیک» (CSR) انجام شد، یون‌های HeH⁺ در یک حلقه به قطر ۳۵ متر و در دمای فوق‌العاده سرد منفی ۲۶۷ درجه سانتی‌گراد (نزدیک به صفر مطلق) به دام انداخته شدند تا شرایط کیهان اولیه شبیه‌سازی شود. سپس، این یون‌ها با پرتویی از دوتریوم (ایزوتوپ سنگین هیدروژن) برخورد داده شدند تا سرعت واکنش آنها اندازه‌گیری شود.
نتایج این آزمایش، نظریه‌های قبلی را به چالش کشید. نظریه‌های پیشین پیش‌بینی می‌کردند که این واکنش در دماهای پایین بسیار کُند می‌شود. اما این آزمایش نشان داد که سرعت این واکنش حتی در دماهای فوق‌العاده پایین نیز تقریباً ثابت باقی می‌ماند.
از آنجایی که سرعت این واکنش، تأثیر مستقیمی بر غلظت مولکول‌های خنک‌کننده (مانند HeH⁺) و سوخت ستاره‌ای (مانند H₂) داشته، این یافته جدید به حل معمای چگونگی شکل‌گیری و سرعت شکل‌گیری اولین ستارگان و روشن‌شدن کیهان پس از عصر تاریکی کمک زیادی می‌کند.
نتایج این پژوهش در ژورنال معتبر Astronomy and Astrophysics منتشر شده است.
