Cientistas recriam primeira molécula do Universo – e desafiam teorias cosmológicas

Logo após o Big Bang, o Universo era um lugar simples: só havia hélio, hidrogênio, um pouquinho de lítio e temperaturas tão extremas que qualquer ligação entre átomos era muito improvável. Mas, conforme o cosmos esfriou, surgiu a primeira molécula da história: o íon de hidreto de hélio (HeH?).

Físicos do Instituto Max Planck recriaram essa molécula em laboratório para investigar como ela reage em condições semelhantes às do Universo primitivo – e descobriram que sua importância pode ter sido subestimada por décadas. Essa molécula aparentemente simples teria um grande papel em abrir caminho para a formação das primeiras estrelas. 

O estudo, publicado na revista Astronomy & Astrophysics levantou dúvidas sobre a criação dos primeiros astros. 

Para que uma estrela nasça, é preciso que sua protoforma — chamada de protoestrela — atinja temperaturas altíssimas para iniciar a fusão nuclear, processo que produz a luz e o calor estelares. Normalmente, temperaturas abaixo de 10 milhões de graus celsius tornam essa reação quase impossível. Mas o HeH? se comporta de maneira diferente: ele consegue aumentar a taxa de colisões entre átomos e moléculas mesmo em ambientes muito frios, ajudando a aquecer a protoestrela e impulsionar o início da fusão.

“A quantidade de íons de hidreto de hélio no Universo pode, portanto, ter tido influência significativa na velocidade e eficácia da formação inicial de estrelas”, disseram os pesquisadores em comunicado.

No experimento, os cientistas resfriaram íons de HeH? a – 267?°C por cerca de um minuto. Em seguida, os fizeram colidir com átomos de deutério pesado, simulando interações parecidas com as que ocorrem dentro de uma protoestrela. A expectativa era que as reações desacelerassem em temperaturas tão baixas. Mas o resultado foi o oposto: a taxa de reação manteve-se alta.

“Teorias anteriores previam uma diminuição significativa na probabilidade de reação em baixas temperaturas, mas não conseguimos verificar isso nem no experimento nem em novos cálculos teóricos”, disse o coautor do estudo Holger Kreckel, que estuda física nuclear no Instituto Max Planck na Alemanha, em comunicado.

Isso corrige um ponto importante de modelos cosmológicos que assumiam que reações moleculares seriam ineficazes em ambientes frios. A descoberta sugere que o HeH? pode ter acelerado significativamente o surgimento das primeiras estrelas.

Além disso, a pesquisa acende a luz (badumtss) para que mais investigações sejam feitas nas interações entre os íons e outros átomos no começo do Universo. 

Combinada a descobertas recentes do telescópio James Webb, que já vem revelando galáxias mais antigas e complexas do que o imaginado, a pesquisa reforça suspeitas de que o Universo primitivo pode ter sido um lugar mais ativo do que de acreditava.