科学家成功重建宇宙早期首批分子，颠覆我们对宇宙的认知

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研究人员首次通过模拟早期宇宙的条件，重建了宇宙中第一批分子。

研究结果改变了我们对早期宇宙中恒星起源的理解，并且“呼吁重新评估早期宇宙的氦化学”，研究人员在7月24日发表在《天文学与天体物理学》期刊上的新研究中写道。

宇宙中的第一颗星

在138亿年前的大爆炸之后，宇宙处于极高的温度。然而，几秒钟后，温度下降到足以让氢和氦形成第一个元素。在这些元素形成后的数十万年后，温度变得足够低，使得它们的原子能够与电子以多种不同的配置结合，形成分子。

根据研究人员的说法，氦氢化物离子——也叫HeH+——成为了第一个分子。该离子是形成分子氢所必需的，而分子氢现在是宇宙中最常见的分子。

研究人员表示，氦氢离子（HeH⁺）和分子氢在数亿年后第一颗恒星的形成中至关重要。

为了让原恒星开始进行核聚变——这个过程使恒星能够产生自己的能量——其中的原子和分子需要相互碰撞并释放热量。在华氏18,000度（摄氏10,000度）以下，这个过程几乎无效。

然而，氦氢化物离子在较低温度下也特别擅长维持这一过程，并被认为是早期宇宙恒星形成的重要潜在因素。

研究人员在一份声明里提到，宇宙中氦氢化物离子的数量可能对早期恒星形成的速度和效果产生重要影响。

比之前认为的更重要

在这项新研究中，研究人员将离子储存在华氏449度（摄氏267度）以下的温度长达60秒，以冷却它们，然后让它们与重氢碰撞，从而重现早期的氦氢化合物反应。研究人员观察了这些碰撞——类似于启动恒星融合的过程——如何随着粒子温度的变化而变化。

他们发现，这些粒子之间的反应速率在较低温度下并没有减慢，这与之前的假设相悖。

“之前的理论预测在低温下，反应的概率会显著降低，但我们在实验和新的理论计算中都无法证实这一点，”这项研究的共同作者霍尔格·克雷克尔在声明中说，他在德国马克斯·普朗克核物理研究所研究核物理。

这一新发现关于氦氢化物离子的功能，挑战了物理学家对早期宇宙中星星形成的看法。克雷克尔说，离子和其他原子之间的反应“在早期宇宙的化学中似乎比之前假设的要重要得多。”