Nauka12 lis 2026, 17:20 UTC·2 min czytania

Webb wykrył „zakazany” sygnał H3+ przewidziany 40 lat temu

Teleskop Webba zobaczył słaby blask rotacyjny H3+, cząsteczki zwanej „twórczynią Wszechświata”. Przewidziano go w 1986 roku, a nie złapano nawet w laboratorium.

Infrared view of a Herbig-Haro object, with glowing jets of gas from a newborn star ploughing into a dusty nebula. — Zdjęcie: Хабр

Cząsteczka, bez której kosmiczna chemia ledwo by ruszyła, przez cztery dekady ukrywała swój blask. Teleskop Jamesa Webba właśnie go zobaczył: to „zakazany” sygnał H3+, przewidziany w 1986 roku, a nigdy dotąd niezaobserwowany we Wszechświecie ani w laboratorium.

H3+, czyli kation trójatomowego wodoru, leży u podstaw niemal całej chemii gazu w przestrzeni międzygwiazdowej, także tworzenia złożonych związków organicznych, z których powstają budulce życia. Dlatego bywa nazywana „cząsteczką, która stworzyła Wszechświat”. Znajdowano ją w obłokach międzygwiazdowych, a częściowo odpowiada też za zorze na Jowiszu. Brakowało tylko jej promieniowania rotacyjnego.

Zespół kierowany przez Davida Neufelda z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa wypatrzył je w gazie oddalonym o tysiące lat świetlnych.

Dlaczego ten sygnał jest „zakazany”?

Trzy jądra wodoru tworzą w H3+ trójkąt równoboczny, a dwa elektrony są rozłożone między nimi. Cząsteczka nie ma stałego momentu dipolowego, więc przy obrocie nie powinna promieniować. Fu-Shi Pan i Takeshi Oka z Uniwersytetu Chicago policzyli jednak w 1986 roku, że siły odśrodkowe lekko zniekształcają trójkąt. Powstaje maleńki moment dipolowy i bardzo słabe przejścia, uznawane za „zakazane”. Nie łamią one praw fizyki, tylko zwykłe reguły emisji cząsteczek.

Gdzie go znaleziono?

W obiekcie Herbiga-Haro HH 168. To obszary, gdzie młode gwiazdy wyrzucają strugi materii z prędkością setek kilometrów na sekundę. Uderzają one w obłok i tworzą fale uderzeniowe, które rozgrzewają gaz do tysięcy stopni. Podczerwień Webba przebija się przez pył. W widmie ukryło się 26 bardzo słabych linii o długościach fal zgodnych z obliczeniami Pana i Oki. Najsilniejsza miała istotność 72 sigma. Te same linie znaleziono potem w archiwalnych danych obiektu HH 211.

Cząsteczka świeciła jaśniej, niż sugerowały modele. Jeden model dobrze odtwarzał emisję zwykłego wodoru cząsteczkowego, ale zaniżał sygnał H3+ pięć do sześciu razy. Drugi pasował lepiej, lecz opierał się na warunkach poza zakresem sprawdzonej wiarygodności. Skąd taka jasność, wciąż nie wiadomo.

Badacze liczą, że H3+ posłuży teraz jako narzędzie do badania gigantycznych fal uderzeniowych młodych gwiazd i losów samej cząsteczki w takim ogniu.