Beberapa ratus ribu tahun setelah Dentuman Besar, sup muda dan panas dari alam semesta kita mendingin hingga balok bangunan terkecil untuk bergabung menjadi atom untuk pertama kalinya. Satu hari, 6.700 derajat Fahrenheit yang nyaman (3.700 derajat Celcius), sebuah atom helium melayang ke sebuah proton tunggal - sebenarnya ion hidrogen yang bermuatan positif - dan molekul pertama alam semesta terbentuk: helium hidrida, atau HeH +.
Para ilmuwan telah mempelajari versi-buatan molekul purba ini selama hampir seabad, tetapi mereka tidak pernah menemukan jejaknya di alam semesta modern kita - sampai sekarang. Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan hari ini (17 April) dalam jurnal Nature, para astronom melaporkan penggunaan teleskop udara untuk mendeteksi HeH + membara di awan gas di sekitar bintang yang sekarat sekitar 3.000 tahun cahaya.
Menurut para peneliti, penemuan ini, yang telah berlangsung lebih dari 13 miliar tahun, menunjukkan secara meyakinkan bahwa HeH + terbentuk secara alami dalam kondisi yang mirip dengan yang ditemukan di alam semesta awal.
"Meskipun HeH + memiliki kepentingan terbatas di Bumi saat ini, kimia alam semesta dimulai dengan ion ini," tulis tim dalam studi baru. "Deteksi tidak ambigu yang dilaporkan di sini membawa pencarian selama puluhan tahun ke akhir yang bahagia akhirnya."
Molekul pertama di alam semesta
HeH + adalah asam terkuat yang diketahui di Bumi dan pertama kali disintesis di lab pada tahun 1925. Karena terbuat dari hidrogen dan helium - dua unsur paling melimpah di alam semesta dan yang pertama muncul dari reaktor nuklir Big Bang 13,8 miliar tahun yang lalu - para ilmuwan telah lama meramalkan bahwa molekul adalah yang pertama terbentuk ketika alam semesta yang dingin memungkinkan proton, neutron, dan elektron hidup berdampingan dalam atom.
Para ilmuwan tidak dapat memundurkan alam semesta untuk berburu molekul yang masih muda ini tempat ia dilahirkan, tetapi mereka dapat mencarinya di bagian-bagian alam semesta modern yang paling baik mereplikasi kondisi superdense manusia super itu - dalam nebula muda gas dan plasma yang meledak keluar bintang sekarat.
Apa yang disebut planetary nebula ini terbentuk ketika bintang-bintang seperti matahari mencapai akhir hidup mereka, melenyapkan kulit terluarnya dan mengerut menjadi kerdil putih untuk perlahan-lahan menjadi bola-bola kristal. Saat bintang-bintang yang sekarat itu mendingin, mereka masih memancarkan panas yang cukup untuk melucuti atom hidrogen terdekat dari elektron mereka, mengubah atom menjadi proton telanjang yang diperlukan untuk membentuk HeH +.
Mendeteksi HeH + di bahkan nebula planet terdekat dengan Bumi itu rumit, karena ia bersinar pada panjang gelombang inframerah yang mudah dikaburkan oleh atmosfer planet kita sendiri. Dalam studi baru, para peneliti menyiasati kabut atmosfer dengan menggunakan teleskop teknologi tinggi yang dipasang pada pesawat yang bergerak yang disebut SOFIA (Observatorium Stratospheric untuk Infrared Astronomy).
Selama tiga penerbangan pada 2016, tim melatih teleskop SOFIA pada nebula planet yang disebut NGC 7027, sekitar 3.000 tahun cahaya dari Bumi. Bintang pusat nebula adalah salah satu bintang terpanas yang dikenal di langit, tulis para peneliti, dan diperkirakan telah melepaskan selubung luarnya hanya sekitar 600 tahun yang lalu. Karena nebula di sekitarnya sangat panas, muda dan padat, tempat ini ideal untuk berburu panjang gelombang HeH +. Menurut para peneliti, di situlah SOFIA menemukan mereka.
"Penemuan HeH + adalah demonstrasi dramatis dan indah dari kecenderungan alam untuk membentuk molekul," rekan penulis studi David Neufeld, seorang profesor di Universitas Johns Hopkins di Baltimore, mengatakan dalam sebuah pernyataan. "Terlepas dari bahan-bahan yang tidak menjanjikan yang tersedia, campuran hidrogen dengan helium gas mulia yang tidak reaktif, dan lingkungan yang keras pada ribuan derajat Celcius, bentuk molekul yang rapuh."
