Спустя несколько сотен миллионы лет после большого взрыва, вселенная была темной. Океаны горячих атомов водорода и отрицательных водородных ионов проникали в пространство. Космос, поскольку мы знаем это, начал формироваться, когда атомы и ионы разделили на пары для формирования молекулярного водорода, удалившего тепло из газовых облаков, позволив им остыть достаточно для формирования первых звезд.
Но сколько времени это брало молекулярный водород для формирования? Та глава космической истории была неясна. Теперь, путем воссоздания химии тех ранних газовых облаков в лаборатории, исследователи определили уровень в который атомы водорода и отрицательные водородные ионы, объединенные в исконном супе. Результат дает астрофизикам более устойчивую ручку на массе первых звезд, уменьшая неуверенность в предполагаемой массе вниз от фактора 20 к два, ученые сообщают в завтрашней проблеме Науки.
Эксперимент «устранил главную неуверенность в теоретических моделированиях химии и скорости охлаждения первых газовых облаков», говорит Ави Леб, теоретический физик в Гарвардском университете. Теперь, когда у теоретиков есть лучшая ручка на химии, Леб говорит, они могут включить информацию в компьютерные модели для исследования свойств первых звезд.
Даже при том, что комбинация H и H– является «удивительно простой реакцией, это было плохо понято», потому что трудно объединить компоненты в лаборатории, говорят Дэниел Сэвин, один из авторов газеты и исследователя в Лаборатории Астрофизики Колумбийского университета. Для создания это произойти, Сэвин и его коллеги, включая Хольгера Крекеля, который является теперь в Университете Иллинойса, Равнине Урбаны, сначала генерировало луч отрицательно заряженных водородных ионов и послало его разливающий вниз трубу.
Луч прошел через камеру, где лазер разбил дополнительные электроны прочь приблизительно 7% ионов, оставив соединение водорода и отрицательно наполнил водородные ионы для реакции друг с другом дальше вниз трубы. На заключительном этапе прибора считали исследователи, сколько молекул водорода реакция производится.«Оказывается, что молекулярный водород формируется быстрее, чем ранее мысль», говорит Можжевельник казачий. «Это означает первые звезды, вероятно, сформированные быстрее, чем ранее ожидаемый».
Знание уровня, при котором продолжается реакция, является улучшением, но этого недостаточно для прибивания массы первых звезд. «Поскольку мы не полностью знаем начальные условия, от которых первые сформированные звезды», говорит он, «мы надежно еще не знаем распределение масс».Знание, как быстро сформированный молекулярный водород помог бы ученым моделировать и первые звезды и развитие космической структуры в течение долгого времени, пишет Волкеру Бромму, астрофизику в университете Техаса, Остина, в связанной статье Perspectives.
Поэтому свойства, поведение и судьба первых звезд влияли на космические события, следовавшие, такие как формирование и распределение исконных галактик. «Действительно, это – захватывающий аспект этого исследования, что микрофизические процессы могут иметь такие крупномасштабные, космологические последствия», пишет Бромм.